Chimie Chapitre IX : Bilan de matière (livre ch.13)

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1 Chimie Chapitre IX : Bilan de matière (livre ch.13)
I. Étude d'une transformation chimique Synthèse de l'activité : Les quantités de matière des réactifs à l'état initial influent sur l'état du système à l'état final. Réactif limitant : on appelle réactif limitant le réactif introduit en défaut. Il disparaît totalement au cours de la transformation et empêche donc la transformation de se poursuivre. Expérience 1 : le réactif limitant est (celui qui a totalement disparu) Expérience 2 : le réactif limitant est l'acide éthanoïque l'hydrogénocarbonate de sodium

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II. Bilan de matière A. Quantités de matière à l'état initial NaHCO3(s) m=5,0 g M=84,01 g.mol-1 HA(aq) V = 20 mL C=1,0 mol.L-1 État initial NaHCO3(s) 0,060 mol HA (aq) 0,020 mol

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II. Bilan de matière B. Avancement Équation de la réaction : NaHCO HA  CO2 + NaA + H2O Variation de la quantité de matière (en mol) Variation de la quantité de matière (en mol) - 1 - 1 + 1 + 1 + 1 - 2 - 2 + 2 + 2 + 2 - 0,25 - 0,25 + 0,25 + 0,25 + 0,25 - x - x + x + x + x Cas général Signe - : il disparaît Signe + : il apparaît Pour exprimer la variation de quantité de matières, on utilise un outil : l'avancement de la réaction : noté x et exprimé en mol.

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II. Bilan de matière C. Tableau d'avancement Pour décrire le système au cours de la transformation, on utilise un outil : le tableau d'avancement.

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II. Bilan de matière D. Avancement maximal 1. définition L'état final est atteint lorsque le système n'évolue plus. On a atteint l'avancement maximal noté xmax. 2. Comment prévoir la valeur de xmax ? À l'état final, au moins un des réactifs a disparu, ce qui veut dire que sa quantité de matière est nulle. Hypothèses possibles : Hypothèse n°1 : c'est l'hydrogénocarbonate qui a totalement disparu : c'est le réactif limitant. 0,060 – xmax = 0, ou encore, xmax = 0,060 mol.

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II. Bilan de matière D. Avancement maximal 2. Comment prévoir la valeur de xmax ? Hypothèse n°2 : c'est l'acide éthanoïque qui a totalement disparu : c'est le réactif limitant. 0,020 – xmax = 0, ou encore, xmax = 0,020 mol. Mais quelle hypothèse est la bonne ? C'est celle qui donne la plus petite valeur pour xmax 3. Mélange stœchiométrique Si tous les réactifs sont consommés à la fin de la transformation, on dit que le mélange des réactifs à l'état initial est un mélange stœchiométrique ou que les réactifs étaient en proportions stœchiométriques.

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II. Bilan de matière E. Quantités de matière à l'état final À l'aide du tableau d'avancement et connaissant xmax= 0,020 mol, on peut maintenant calculer les quantités de matière à l'état final. NaHCO3(s) HA(aq) CO2(g) NaA(aq) H2O (l) 0,060 – 0,020 = 0,040 mol 0,020 – 0,020 = 0 mol 0,020 mol État final NaHCO3(s) 0,060 mol CO2(s) 0,020 mol NaA(aq) 0,020 mol H2O (l) 0,020 mol beaucoup (solvant)