Chapitre 9: La synthèse d’espèces chimiques

Activité documentaire du livre p. 46

I. Définition Qu’est-ce qu’une synthèse? Quels sont les intérêts de la synthèse? Comment réalise-t-on une synthèse en laboratoire? Animation montage à reflux

II. La réaction chimique 1. Définitions Réactifs et produits Système chimique: - Spectateurs - Catalyseurs Effet sur la température

2. Equation de la réaction chimique

a. Equilibrer les équations-bilan suivantes : ……… H 2 (g) + ……… Cl 2 (g)  ………HCl (g) ………Pb (s) + ………O 2 (g)  ……… Pb 3 O 4 (s) ………H 2 O 2 (aq)  ……… H 2 O (l) + ………O 2 (g) ………CuO (s) + ………C (s)  ………Cu (s) + ……… CO 2 (g) ………NH 3 (g) + ………O 2 (g)  ………NO (g) + ………H 2 O (l) ………Al(s) + ……H 2 O (l)  ………Al 2 O 3 (s) + ………H 2 (g)

……… Cu 2+ (aq) + ……… Al (s)  ………Al 3+ (aq) + ………Cu(s) ………S 2 O 8 2- (aq) + ………I - (aq)  ………I 2 (aq) + ………SO 4 2- (aq) ………Fe 2+ (aq) + ………HO - (aq)  ……… Fe(OH) 2 (s) ………Sn 2+ (aq) + ……Fe 3+ (aq)  ………Sn 4+ (aq) + ………Fe 2+ (aq)

b. Ecrire et équilibrer les équations correspondant aux réactions suivantes: La combustion du gaz butane (C 4 H 10 ) dans l’air forme du dioxyde de carbone et de l’eau à l’état gazeux. Le gaz diazote (N 2 ) réagit avec le gaz dihydrogène pour former du gaz ammoniac (NH 3 )

3. Les proportions stœchiométriques a. exemple

Signification d’une équation-bilan. L’équation bilan de formation de l’alumine s’écrit : ……… Al + ……….O 2  …….. Al 2 O 3 Cette équation signifie que ……….moles d’atomes d’aluminium réagissent avec ……….. moles de molécules de dioxygène pour former ………….. moles de molécules d’oxyde d’aluminium (Al 2 O 3 ) 1. Il faut faire réagir ………… moles d’atomes d’aluminium avec 9 moles de molécules de dioxygène. On obtient alors ………………. moles de molécules d’oxyde d’aluminium (Al 2 O 3 ). 2. Pour obtenir 20 moles de molécules d’oxyde d’aluminium, il faut faire réagir ………… moles d’atomes d’aluminium avec …….. moles de molécules de dioxygène. 3. Si on mélange 8 moles d’atomes d’aluminium et 7 moles de molécules de dioxygène, il y a …………………………………………………… en trop. En fin de réaction, il y a: …………………………………………………. qui était en trop ……………… moles de molécules d’oxyde d’aluminium qui se sont formées

b. Définitions c. Méthode pour trouver les proportions stœchiométriques

1. a. Equilibrer l’équation suivante, puis donner la relation entre les quantités de matière des réactifs dans les proportions stœchiométriques. …… Mg (s) + ……….O 2(g)  ………MgO (s) b. Quelle quantité de dioxygène doit-on faire réagir avec 3, moles de magnésium dans les proportions stœchiométriques?

2.a. Equilibrer l’équation suivante, puis donner la relation entre les quantités de matière des réactifs dans les proportions stœchiométriques......Fe 3+ (aq) SO 4 2- (aq) ......Fe 2 (SO 4 ) 3(s) b. En déduire l’expression de la quantité d’ion fer III (Fe 3+) en fonction de la quantité d’ions sulfate (SO 4 2- ). Puis calculer la quantité d’ions fer III qui peut réagir avec 6, moles d’ions sulfate.

Exercice 1 Al L’aluminium Al solide réagit avec le gaz dioxygène pour donner le solide Al 2 O 3. 1) Ecrire l’équation de la réaction. 2) On introduit initialement une masse m =5,0 g d’aluminium. Déterminer la quantité de matière initiale en aluminium. 3) Quelle doit être la quantité de matière de dioxygène pour que le système soit stœchiométrique? Donnée : masse molaire de l’aluminium : M Al = 27 g/mol

Exercice 2 La combustion incomplète du gaz méthane (CH 4 ) dans le gaz dioxygène produit du gaz monoxyde de carbone CO et de l’eau à l’état gazeux. 1) Ecrire l’équation de la réaction. 2) Ecrire la relation entre les quantités de matière des réactifs dans les proportions stœchiométriques.

3) On introduit initialement 7,0 moles de méthane et 15,0 moles de dioxygène. a) les réactifs ont-ils été introduits dans les proportions stœchiométriques ? b) Quelles sont les espèces chimiques présentes à la fin de la réaction ? c) Déterminer la quantité de matière en mol de chacune des espèces chimiques présentes à la fin de la réaction.

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 1. Y a-t-il des espèces chimiques spectatrices ?

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 2. Écrire l'équation de la réaction.

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 2. Écrire l'équation de la réaction. 3. En déduire la relation entre les quantités de matière de réactifs dans les proportions stœchiométriques.

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 4. Déterminer les quantités de matière initiales des réactifs.

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 4. Déterminer les quantités de matière initiales des réactifs. 5. Le système chimique est-il initialement dans les proportions stœchiométriques ? Si non, quel est le réactif limitant ? 6. En déduire la composition du système chimique dans l’état final.

Sur une masse m=10,0 g de fer en poudre (Fe) on verse un volume V=250mL d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (acide chlorhydrique : H + + Cl - ) de concentration C=2,00mol.L -1. Il se forme du dihydrogène (H 2 ) et des ions fer II (Fe 2+ ) en solution. 1. Y a-t-il des espèces chimiques spectatrices ? 2. Écrire l'équation de la réaction. 3. En déduire la relation entre les quantités de matière de réactifs dans les proportions stœchiométriques. 4. Déterminer les quantités de matière initiales des réactifs. 5. Le système chimique est-il initialement dans les proportions stœchiométriques ? Si non, quel est le réactif limitant ? 6. En déduire la composition du système chimique dans l’état final.