Aluminothermie Quelle masse de fer obtiendra-t-on?

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1 Aluminothermie Quelle masse de fer obtiendra-t-on?
L’action de l’aluminium (Al) sur l’oxyde de fer III (Fe2O3) produit du fer (Fe) et de l’oxyde d’aluminium (Al2O3). On mélange m1 = 30 g d’oxyde de fer III et m2 = 12 g d’aluminium. Quelle masse de fer obtiendra-t-on? Données: M(Fe) = 56 g.mol-1 M(Al) = 27 g.mol-1 M(O) = 16 g.mol-1

2 Rédiger en quelques points essentiels la démarche à adopter.
Aluminothermie Avant tout calcul, nous allons commencer par décrire la démarche scientifique à adopter pour répondre à cet exercice (pas de calculs). Rédiger en quelques points essentiels la démarche à adopter.

3 Mais on doit d’abord en calculer les masses molaires!
Aluminothermie 1) Ecrire l’équation bilan de la réaction: Fe2O3(s) + Al(s)  Fe(s) + Al2O3(s) En prenant bien soin de l’équilibrer! Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s) 2) Calculer les quantités de matière initiales des réactifs: Mais on doit d’abord en calculer les masses molaires!

4 Aluminothermie Masses molaires: Quantités de matière:
M(Fe203) = 2M(Fe) + 3M(O) = 2 x x 16 M(Fe203) = 160 g.mol-1 M(Al) = 27 g.mol-1 Quantités de matière: Alors n1 = m1 / M(Fe203)= 30 / 160 = 0,186 mol Et n2 = m2 / M(Al) = 12 / 27 = 0,444 mol

5 Aluminothermie 3) Construire un tableau d’avancement:
Etat Avancement (mol) Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s) Initial x = 0 n1 n2 Intermédi-aire x Final xmax

6 Aluminothermie 3) Construire un tableau d’avancement:
Etat Avancement (mol) Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s) Initial x = 0 n1 n2 Intermédi-aire x n1 - x n2 – 2x 2x Final xmax

7 Aluminothermie 3) Construire un tableau d’avancement:
Etat Avancement (mol) Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s) Initial x = 0 n1 n2 Intermédi-aire x n1 - x n2 – 2x 2x Final xmax n1 - xmax n2 – 2xmax 2xmax

8 Aluminothermie  Si Fe2O3 est le RL, alors:
4) Chercher le réactif limitant (RL):  Si Fe2O3 est le RL, alors: n1 – xmax = 0  xmax = n1 = 0,186 mol  Si Al est le RL, alors: n2 – 2xmax = 0  xmax = n2/2 = 0,444 / 2 xmax = 0,222 mol

9 Aluminothermie On constate que xmax < xmax
On en déduit que le réactif limitant est l’oxyde de fer III et que xmax = xmax = 0,186 mol

10 Aluminothermie 5) En déduire la quantité finale de fer formé puis la masse correspondante: D’après le tableau d’avancement n(Fe) = 2xmax Donc n(Fe) = 2 x 0,186 = 0,372 mol La masse de fer correspondante vaut donc: m(Fe) = n(Fe).M(Fe) = 0,372 x 56 = 20,8 g