Résultats d’apprentissage : Chapitre 7:La stœchiométrie Résultats d’apprentissage : J’établis les rapports quantitatifs d’une équation équilibrée. (D1.4) Je communique dans différents contexte en me servant de termes juste.(D2.7) Je présente des exemples de la vie de tous les jours qui démontre l’importance de l’analyse des rapports quantitatifs. (D3.1) J’évalue des enjeux sociaux ,technologiques et environnementaux liés à la nature quantitative des réactions chimiques. (D3.2) © Hemera/Thinkstock

Qu’est-ce que la stœchiométrie? La stœchiométrie est l’étude des rapports quantitatifs entre les réactifs et les produits formés au cours d’une réaction chimique. Pour faire ces rapports, il faut d’abord une équation chimique équilibrée. Il est ensuite possible de faire des prédictions et des calculs relatifs à la quantité de réactifs requise pour former une quantité définie de produit. Source: Apprentissage électronique Ontario. © Hemera/Thinkstock

L’importance de la stœchiométrie La stœchiométrie nous permet de connaitre à l’aide d’une équation chimique équilibrée les quantités de réactifs nécessaires à une réaction chimique en laboratoire ou dans l’industrie. En utilisant ainsi les bonnes quantités de réactifs, ceci aide à minimiser l’impact négatif sur l’environnement car moins de produits chimiques sont utilisés en excès. © Hemera/Thinkstock

Relation entre les particules dans une équation chimique équilibrée Pour la réaction : on peut représenter le nombre de molécules de chaque sorte à l’aide des rapports suivants : 1 molécule de N2 : 3 molécules de H2 : 2 molécules de NH3 2 molécules de N2 : 6 molécules de H2 : 4 molécules de NH3 108 molécules de N2 : 324 molécules de H2 : 216 molécules de NH3 1douzaine de N2 : 3 douzaines de H2 : 2 douzaines de NH3 Exercice : Combien faut-il de molécules d’azote pour produire 20 molécules d’ammoniac? x = 1 molécule de N2 20 molécules de NH3 2 molécules de NH3 x= 20 molécules de NH3 X 1 molécule de N2 = 10 molécules de N2 2 molécules de NH3

Exemple d’un rapport réel Une recette de cuisine est un exemple de rapport stœchiométrique. Chaque ingrédient doit être utilisé dans une proportion précise pour que l’on obtienne une quantité définie de produit. ? 24 petits gâteaux (mais sans le glaçage, dommage) → + + + + 1 tasse de sucre 3 œufs 1 c. à thé de poudre à pâte 1 tasse de lait 2 tasses de farine Le rapport stœchiométrique est donc de 2 : 1 : 3 : 1 : 1 : 24 © iStockphoto/Thinkstock

Exemple d’un rapport en chimie Une formule chimique équilibrée nous indique par les coefficients la quantité de réactifs requise pour former une quantité définie de produit. Pb(NO3)2 + 2 KI → 2 KNO3 PbI2 + une mole de nitrate de plomb (II) deux moles d’iodure de potassium deux moles de nitrate de potassium une mole d’iodure de plomb (II) réagit avec pour produire et Le rapport stœchiométrique est donc de 1 : 2 : 2 : 1 Question de compréhension : Si 15 moles de nitrate de plomb (II) sont utilisées dans la réaction chimique ci-dessus, combien de moles de nitrate de potassium seront produites ? Penses-y un moment et trouve la réponse dans ta tête. Réponse

Pb(NO3)2 2 KI 2 KNO3 PbI2 + → + Réponse Une mole de Pb(NO3)2 produit deux moles de KNO3. ALORS 15 moles de Pb(NO3)2 produiront 30 moles de KNO3.

Pratiquons-nous Utiliser des rapports molaires dans une équation chimique équilibrée. Page 300 #11

La stoechiométrie de masse Voir exemple page 302 et 303. Pratiquons-nous (pratique guidée): Page 304 # 21

À toi de jouer! Applique tes nouvelles connaissances en faisant les exercices suivants: page 298 #5-7, page 300 # 12-16 et page 304 #22-25 © Hemera/Thinkstock

Résultats d’apprentissage : 7.2:Les réactifs limitants et les réactifs en excès. Résultats d’apprentissage : Je résous des problèmes sur les pourcentages de rendement et les réactifs limitants. (D2.5) Je communique dans différents contexte en me servant de termes juste.(D2.7) Je présente des exemples de la vie de tous les jours qui démontre l’importance de l’analyse des rapports quantitatifs. (D3.1) © Hemera/Thinkstock

Une équation chimique équilibrée permet de prévoir la quantité de produit qui sera obtenue grâce aux coefficients stœchiométriques. Ces rapports molaires sont théoriques et indiquent la quantité prévue, dans un monde idéal, de produit selon le nombre de moles des réactifs. Cependant, en laboratoire, la plupart des réactions sont incomplètes, car elles s’arrêtent lorsqu’un réactif est épuisé. On appelle ce réactif, qui a complètement été utilisé, le réactif limitant. Une certaine quantité de l’autre réactif est donc inutilisée; on appelle ce réactif le réactif en excès. Source: Les réactifs limitants et les réactifs en excès, Apprentissage électronique Ontario.

Le réactif limitant n’est pas obligatoirement celui qui a la plus petite masse mais c’est celui qui produit la plus petite masse du produit. Pour trouver le réactif limitant et en excès tu dois calculer la quantité de produit formé par chacun des réactifs.

Exemple de résolution de problème touchant les réactifs limitants.

Pratique guidée https://nouvelon.apprentissageelectroniqueontario.ca/d2l/lor/viewer/view.d2l?ou=8201&loIdentId=158707 Page 309 # 31 Autres exemples voir manuel page 308 et 310

À ton tour Complète les exercices #32-35 de la page 309 et # 40-45 de la page 311 pour le prochain cours.

Résultats d’apprentissage : 7.3:Le rendement des réactions. Résultats d’apprentissage : Je résous des problèmes sur les pourcentages de rendement et les réactifs limitants. (D2.5) Je peux comparer le rendement expérimental d’une réaction à son rendement théorique et suggérer des sources d’erreur possible.(D2.6) Je communique dans différents contexte en me servant de termes juste.(D2.7) Je présente des exemples de la vie de tous les jours qui démontre l’importance de l’analyse des rapports quantitatifs. (D3.1) © Hemera/Thinkstock

Le rendement expérimental est très important en industrie Le rendement expérimental est très important en industrie. La réaction doit être rentable. Définitions: Source: Activité 3.6 – Trop ou pas assez, Apprentissage électronique Ontario

Le rendement expérimental d’une réaction est toujours inférieur au rendement théorique. Facteurs qui influent sur le rendement d’une réaction chimique Les réactifs de compétition : Réaction qui a lieu en même temps que la réaction principale et qui fait intervenir les réactifs ou les produits de la réaction principale. Ceci modifie le rendement de la réaction. Exemple de la compétition des réactifs: Combustion des hydrocarbures .(Voir manuel page 314) C3H8 (g) + 5 O2 (g) 3 CO2 (g) + 4 H2O (g) (combustion complète) 2 C3H8 (g) + 7 O2 (g) 6 CO(g) + 8 H2O (g) (combustion incomplète) Exemple de la compétition des produits: Production de trichlorure de phosphore (voir manuel page 315) 2 P(s) + 3 Cl2 (g) 3 PCl3 (l) PCl3 (l) + Cl2 (g) PCl 5 (s)

Facteurs qui influent sur le rendement d’une réaction chimique (suite) La vitesse de réaction : Certaines réactions sont très lentes; il se peut alors qu’elles ne soient pas terminées au moment de mesurer le rendement. La surface de contact, la température, la pression et la forme du contenant utilisé pour la réaction : Plusieurs facteurs peuvent influencer la réaction chimique en laboratoire, donc en modifier le rendement. La pureté des réactifs : Les réactifs utilisés en laboratoire ne sont pas toujours à l’état pur tel que le requiert l’équation chimique. Ces impuretés peuvent affecter le rendement de la réaction. Comme par exemple les calculs de rendement théoriques seront incorrects si l’on se sert de la masse de réactifs contenant des impuretés. Les techniques de laboratoire : Les techniques qu’utilise la personne faisant la manipulation et les erreurs qu’elle commet peuvent minimiser le rendement de la réaction chimique. Exemples: Une partie du produit reste sur l’équipement utilisé; si un produit est un peu soluble, se dissoudra dans le filtrat à la place de rester coller au filtre (pour d’autres exemples voir page 316 du manuel tableau 7.1).

H3PO4 3KOH K3PO4 3H2O n 0,500 mol 0,923 mol 0,307 mol m 49,0 g 65,38 g   H3PO4 3KOH K3PO4 3H2O n 0,500 mol 0,923 mol 0,307 mol m 49,0 g 65,38 g M 97,994 g/mol 53,107 g/mol 212,97 g/mol

2. Calcule le pourcentage de rendement.

Il est important de connaitre le pourcentage de rendement d’une réaction en industrie afin de savoir les quantités de réactifs nécessaires afin de produire un quantité spécifique de produit. Ceci permet de minimiser les coûts de production et augmenter la profitabilité de l’entreprise.

Voir exemples pages 317 et 318. À ton tour: Réponds aux questions 13-18 de la page 316 et complète les exercices # 51 à 55 de la page 319.

Révision du module-jeu questionnaire https://nouvelon.apprentissageelectroniqueontario.ca/d2l/lor/viewer/view.d2l?ou=8201&loIdentId=158701

Formatif du module