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Les tableaux davancement 04/03/2011Formation chimie STI2D.

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1 Les tableaux davancement 04/03/2011Formation chimie STI2D

2 Le tableau davancement Pour quoi faire ? Faire un bilan de matière pour : Déterminer des quantités de produits formés au cours dune réaction chimique Déterminer des quantités de réactifs consommés Savoir si un réactif en excès Si oui, lequel ? En quelle quantité ? 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Equation de réaction Etat initial x = 0 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf

3 Le tableau davancement 04/03/2011Formation chimie STI2D Comment faire ? Identifier les réactifs et les produits de la réaction Ecrire léquation de la réaction en ajustant les nombres stœchiométriques Faire un tableau davancement en précisant létat initial, létat en cours de réaction et létat final Préciser les quantités connues des produits et / ou des réactifs dans létat initial et dans létat final Faire apparaître lavancement en cours de réaction Déterminer lavancement de la réaction dans létat final Déterminer les inconnues pour répondre à la question posée Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Déterminer les quantités de produits formés.

4 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. a.Identifier et donner les formules des réactifs et des produits de la réaction b.Ecrire léquation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques c.Déterminer le réactif limitant d.En déduire les quantités de matière des différentes espèces chimiques présentes en fin de réaction. 04/03/2011Formation chimie STI2D

5 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. a.Identifier les réactifs et les produits de la réaction Les réactifs : CH 4 (g) et O 2 (g) Les produits : CO 2 (g) et H 2 O (g) b.Écrire léquation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques CH 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (g) CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) 04/03/2011Formation chimie STI2D

6 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Avancement CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Etat initial x = 0 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

7 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Avancement CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Etat initial x = 00,250,4000 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

8 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Avancement CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Etat initial x = 00,250,4000 Etat en cours de transformation x0,25 - x0,40 - 2xx2x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

9 Exemple 1 Avancement CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Etat initial x = 00,250,4000 Etat en cours de transformation x0,25 - x0,40 - 2xx2x Etat final xfxf 0,25 - x f 0,40 - 2x f xfxf 2x f La réaction sarrête lorsque lun des réactifs a été entièrement consommé. Pour CH 4 : 0,25 – x max = 0 soit x max = 0,25 mol Pour O 2 : 0,40 – 2x max = 0 soit x max = 0,20 mol On prend la plus petite valeur de x max soit x max = 0,20 mol Dans létat final n f (CH 4 ) = 0,25 – x max = 0,05 mol n f (O 2 ) = 0,40 – 2x max = 0 mol ; n f (CO 2 ) = x max = 0,20 mol et n f (H 2 O ) = 2x max = 0,40 mol Le réactif imitant est donc le dioxygène O 2 04/03/2011Formation chimie STI2D

10 Exemple 1 La combustion complète de 0,25 mole de méthane (CH 4 ) avec 0,40 mole de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Avancement CH 4 (g) + 2 O 2 (g) CO 2 (g) + 2 H 2 O (g) Etat initial x = 00,250,4000 Etat en cours de transformation x0,25 - x0,40 - 2xx2x Etat final xfxf 0,25-x f = 0,05 0x f = 0,20x f = 0,40 04/03/2011Formation chimie STI2D

11 Exemple 2 On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure daluminium de formule Al 2 S 3 solide. On donne : M(Al) = 27 g.mol -1 ; M(S) = 32 g.mol -1 a.Identifier les réactifs et les produits de la réaction b.Écrire léquation de la réaction c.Déterminer le réactif limitant d.Déterminer la composition molaire du mélange en fin de réaction 04/03/2011Formation chimie STI2D

12 Exemple 2 On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure daluminium de formule Al 2 S 3 solide. a.Identifier les réactifs et les produits de la réaction Les réactifs : Al (s) et S (s) Le produit : Al 2 S 3 (s) b.Écrire léquation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques Al (s) + S (s) Al 2 S 3 (s) 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) 04/03/2011Formation chimie STI2D

13 Exemple 2 On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. La réaction, déclenchée par un ruban de magnésium enflammé, entraine la formation de sulfure daluminium de formule Al 2 S 3 solide. On donne : M(Al) = 27 g.mol -1 ; M(S) = 32 g.mol -1 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) c.Déterminer le réactif limitant Calculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans létat initial : Pour Al : M(Al) = 27 g.mol -1 n i (Al) = m(Al) / M(Al) n i (Al) = 10,8 / 27 = 0,40 mol Pour S : M(S) = 32 g.mol -1 n i (S) = m(S) / M(S) n i (S) = 9,6 / 32 = 0,30 mol 04/03/2011Formation chimie STI2D

14 Exemple 2 On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. n i (Al) = 0,40 mol n i (S) = 0,30 mol Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) Etat initial x = 0 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

15 Exemple 2 Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) Etat initial x = 00,400,300 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. n i (Al) = 0,40 mol n i (S) = 0,30 mol

16 Exemple 2 Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) Etat initial x = 00,400,300 Etat en cours de transformation x0,40 - 2x0,30 - 3xx Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D On réalise un mélange de 10,8 g daluminium et de 9,6 g de soufre. n i (Al) = 0,40 mol n i (S) = 0,30 mol

17 Exemple 2 Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) Etat initial x = 00,400,300 Etat en cours de transformation x0,40 - 2x0,30 - 3xx Etat final xfxf 0,40 - 2x max 0,30 - 3x max x max La réaction sarrête lorsque lun des réactifs a été entièrement consommé. Pour Al : 0,40 – 2x max = 0 soit x max = 0,20 mol Pour S : 0,30 – 3x max = 0 soit x max = 0,10 mol On prend la plus petite valeur de x max soit x max = 0,10 mol Dans létat final n f (Al) = 0,40 – 2x max = 0,20 mol n f (S) = 0,30 – 3x max = 0 mol et n f (Al 2 S 3 ) = x max = 0,10 mol Le réactif imitant est donc le soufre S 04/03/2011Formation chimie STI2D

18 Exemple 2 Avancement 2 Al (s) + 3 S (s) Al 2 S 3 (s) Etat initial x = 00,400,300 Etat en cours de transformation x0,40 - 2x0,30 - 3xx Etat final xfxf 0,2000,10 04/03/2011Formation chimie STI2D

19 Exemple 3 Formation chmie ST2I On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL dune solution dacide chlorhydrique (H 3 O + + Cl - ) de concentration c = 2,0 mol.L -1. On observe un dégagement de dihydrogène et lapparition dune couleur verte due aux ions Fe 2+. Il se forme également de leau. On donne : m(Fe) = 55,8 g.mol -1 a.Écrire léquation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques b.Quel est le réactif limitant ? c.Déterminer les quantités de matière de chacune des espèces chimiques mises en jeu en fin de réaction. Fe(s) + H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq)+ H 2 (g)+ H 2 O22

20 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL dune solution dacide chlorhydrique (H 3 O + + Cl - ) de concentration c = 2,0 mol.L -1. On donne : m(Fe) = 55,8 g.mol -1 Calculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans létat initial : Pour Fe : M(Fe) = 55,8g.mol -1 n i (Fe) = m(Fe) / M(Fe) n i (Fe) = 1,0 / 55,8 = 0,018 mol Pour H 3 O + : n i (H 3 O + ) = [H 3 O + ].V = c.V n i (H 3 O + ) = 2,0. 0,02 = 0,04 mol Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O

21 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O Etat initialx = 0 En cours de réaction x Etat finalxfxf On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL dune solution dacide chlorhydrique (H 3 O + + Cl - ) de concentration c = 2,0 mol.L -1. n i (Fe) = 0,018 mol n i (H 3 O + ) = 0,04 mol

22 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O Etat initialx = 0 0,0180,0400 Solvant Gde qté En cours de réaction x Etat finalxfxf On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL dune solution dacide chlorhydrique (H 3 O + + Cl - ) de concentration c = 2,0 mol.L -1. n i (Fe) = 0,018 mol n i (H 3 O + ) = 0,04 mol

23 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O Etat initialx = 0 0,0180,0400 Solvant Gde qté En cours de réaction x 0,018 - x0,04 – 2xxx Solvant Gde qté Etat finalxfxf On introduit 1,0 g de fer métallique dans un volume V = 20 mL dune solution dacide chlorhydrique (H 3 O + + Cl - ) de concentration c = 2,0 mol.L -1. n i (Fe) = 0,018 mol n i (H 3 O + ) = 0,04 mol

24 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O Etat initialx = 0 0,0180,0400 Solvant Gde qté En cours de réaction x 0,018 - x0,04 – 2xxx Solvant Gde qté Etat finalxfxf 0,018 - x f 0,04 – 2x f xfxf xfxf Solvant Gde qté La réaction sarrête lorsque lun des réactifs a été entièrement consommé. Pour Fe : 0,018 –x max = 0 soit x max = 0,018 mol Pour H 3 O + : 0,04 – 2x max = 0 soit x max = 0,02 mol On prend la plus petite valeur de x max soit x max = 0,018 mol Dans létat final n f (Fe) = 0,018 – x max = 0 mol n f (H 3 O + ) = 0,04 – 2x max = 0,004 mol ; n f (Fe 2+ ) = x max = 0,018 mol ; n f (H 2 ) = x max = 0,018 mol Le réactif imitant est donc le fer

25 Exemple 3 04/03/2011Formation chimie STI2D Avancement Fe(s) + 2 H 3 O + (aq) Fe 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2 O Etat initialx = 0 0,0180,0400 Solvant Gde qté En cours de réaction x 0,018 - x0,04 – 2xxx Solvant Gde qté Etat finalxfxf 0,018 – x f = 0 0,04 – 2x f = 0,004 x f = 0,018 x f = 0,018 Solvant Gde qté

26 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. Dans les conditions de lexpérience, le volume molaire est V m = 25 L.mol -1. a.Identifier et donner les formules des réactifs et des produits de la réaction b.Écrire léquation de la réaction c.Déterminer le réactif limitant d.Déterminer la composition molaire du mélange en fin de réaction 04/03/2011Formation chimie STI2D

27 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. Dans les conditions de lexpérience, le volume molaire est V m = 25 L.mol -1. a.Identifier les réactifs et les produits de la réaction Les réactifs : C 3 H 8 (g) et O 2 (g) Les produits : CO 2 (g) et H 2 O (g) b.Écrire léquation de la réaction et ajuster les nombres stœchiométriques C 3 H 8 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (g) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) 04/03/2011Formation chimie STI2D

28 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. Dans les conditions de lexpérience, le volume molaire est V m = 25 L.mol -1. C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) c.Remplir les deux premières lignes du tableau davancement Calculons le nombre de mole de chacun des réactifs dans létat initial : Pour O 2 : on donne le volume du gaz n i (O 2 ) = V(O 2 ) / V m n i (O 2 ) = 2,0 / 25 = 0,080 mol Pour S : M(C 3 H 8 ) = 44 g.mol -1 n i (C 3 H 8 ) = m(C 3 H 8 ) / M(C 3 H 8 ) n i (C 3 H 8 ) = 2,2 / 44 = 0,050 mol 04/03/2011Formation chimie STI2D

29 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2,0 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. n(O 2 ) = 0,080 mol et n(C 3 H 8 ) = 0,050 mol Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 0 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

30 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. n(O 2 ) = 0,080 mol et n(C 3 H 8 ) = 0,050 mol Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 00,0500,08000 Etat en cours de transformation x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

31 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. n(O 2 ) = 0,080 mol et n(C 3 H 8 ) = 0,050 mol Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 00,0500,08000 Etat en cours de transformation x0,050 - x0,080 – 5x3x4x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

32 Exemple 4 La combustion complète de 2,2 g de propane (C 3 H 8 ) dans 2 litres de dioxygène produit du dioxyde de carbone et de leau. Les produits et les réactifs sont tous gazeux. n(O 2 ) = 0,080 mol et n(C 3 H 8 ) = 0,050 mol Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 00,0500,08000 Etat en cours de transformation x0,050 - x0,080 – 5x3x4x Etat final xfxf 04/03/2011Formation chimie STI2D

33 Exemple 4 Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 00,0500,08000 Etat en cours de transformation x0,050 - x0,080 – 5x3x4x Etat final xfxf 0,050 - x max 0,080 – 5x max 3x max 4x max La réaction sarrête lorsque lun des réactifs a été entièrement consommé. Pour C 3 H 8 : 0,050 – x max = 0 soit x max = 0,050 mol Pour O 2 : 0,080 – 5x max = 0 soit x max = 0,016 mol On prend la plus petite valeur de x max soit x max = 0,016 mol Dans létat final n f (C 3 H 8 ) = 0,050 –x max = 0,034 mol n f (O 2 ) = 0,080 – 3x max = 0 mol n f (CO 2 ) = 3x max = 0,048 mol et n f (H 2 O) = 4x max = 0,064 mol Le réactif imitant est donc le dioxygène O 2 04/03/2011Formation chimie STI2D

34 Exemple 4 Avancement C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O (g) Etat initial x = 00,0500,08000 Etat en cours de transformation x0,050 - x0,080 – 5x3x4x Etat final xfxf 0,03400,0480,064 04/03/2011Formation chimie STI2D


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