Le tableau d’avancement appliqué à une transformation chimique

Le Grand Schtroumpf mélange: Système étudié : Le Grand Schtroumpf mélange: 100 mL d’une solution contenant des ions cuivre Cu 2+ de concentration C égale à 0,20 mol/L avec une solution contenant 5,0.10-2 mol d’ions hydroxyde OH- Comment évolue le système ?

Evolution du système : On observe l’apparition d’un précipité d’hydroxyde de cuivre de formule Cu(OH)2.

Tout le monde est prêt ? Ecrivez l’équation-bilan de la réaction Remplissez le tableau d’avancement Equation de la réaction  Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial Etat intermédiaire x Etat final xf

L’équation bilan : Le Grand Schtroumpf a mélangé des ions Cu2+ à des ions OH- et a obtenu un précipité de Cu(OH)2. La réaction est donc : Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2 Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial Etat intermédiaire x Etat final xf Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2

Utilisation des données: Quelles quantités de produit le Grand Schtroumpf a mélangé ? Cu2+ : V = 100 mL , C = 0,20 mol/L  nCu2+ = 0,10 x 0,20 = 2,0.10-2 mol OH- : nOH- = 5,0.10-2 mol Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial Etat intermédiaire x Etat final xf Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2 2,0.10-2 5,0.10-2

Introduction de l’avancement : On introduit dans la deuxième ligne l’avancement x … … Et dans la dernière l’avancement final xf ! Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial Etat intermédiaire x Etat final xf Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2 2,0.10-2 5,0.10-2 2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x 2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xf xf

Calcul de l’avancement final xf Pour Cu2+ : 2,0.10-2 – xf = 0 Donc xf = 2,0.10-2 mol Moi, j’aime pas les équations ! Pour OH- : 5,0.10-2 – 2 xf = 0 Donc xf = 2,5.10-2 mol Cu2+ est donc le réactif limitant et xf = 2,0.10-2 mol

Etat final On peut maintenant compléter la dernière ligne ! 2,0.10-2 Equation de la réaction Etat du système Avancement (en mol) Quantités de matière en moles Etat initial Etat intermédiaire x Etat final xf Cu2+ + 2OH-  Cu(OH)2 2,0.10-2 5,0.10-2 2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x 2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xf xf = 0 = 1,0.10-2 = 2,0.10-2

On peut représenter graphiquement Les quantités en fonction de l’avancement 5 4 3 2 1 Quantités de matière x 10-2 mol Avancement x 10-2 mol nOH- Fin de la réaction nCu(OH)2 nCu2+

Déterminons la masse d’hydroxyde de cuivre obtenue dans l’état final Pour aller plus loin ! Déterminons la masse d’hydroxyde de cuivre obtenue dans l’état final

Il faut déterminer la masse molaire de l’hydroxyde de cuivre(II) Données en g/mol : MCU= 63,5; MO = 16 et MH = 1 On détermine alors M = 63,5 + 2x16 + 2x1 = 97,5 g/mol Il faut relier masse, quantité de matière et masse molaire. On a donc m = n.M Passons à l’application numérique : On a alors m = 0,020x97,5 = 1,95 g