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Bonjour à tous,
Pour mardi prochain je vous demande de préparer le dernier cours de chimie en regardant les différentes vidéos afin de compléter la fiche de cours et faire les exercices. Ce chapitre est important pour ceux qui vont en Spécialité physique chimie l’année prochaine.
Vous pouvez m’envoyer ce que vous avez fait sur ma messagerie.
Bonne semaine à tous
Mme Bailly
2 Exercices d’entraînement :
Pour commencer : 14 p 123 15 p 123
16 p 123 17 p 123 20 p 124 21 p 124 Pour s’entraîner : 23 p 125 24 p 125
26 p 126 29 p 126
33 p 127
Ressources du cours
Playlist
Seconde - transformation chimique
Je m’entraîne avant le devoir : o Apprendre les notions importantes du
cours (définitions, bilans) o Refaire les exercices o 31 p 127
o QCM (questions 6 à 9) p 122 Aides et fiches méthodes :
o Savoir-faire 2 p 120
Je valide mes compétences (auto-évaluation)
o Identifier le réactif limitant à partir des quantités de matière des réactifs et de l’équation de réaction o Déterminer le réactif limitant lors d’une transformation chimique totale, à partir de l’identification
des espèces chimiques présentes dans l’état final …….. ….………...………
Réactif limitant
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Chap. 13 : Réactif limitant
I. Notion de réactif limitant.
On a dans le chapitre précédent étudier la réaction entre le fer et une solution d’acide chlorhydrique d’équation :
𝐹𝑒(𝑠) + 2 𝐻+(𝑎𝑞) → 𝐹𝑒2+(𝑎𝑞) + 𝐻2(𝑔)
On reprend cette expérience avec du fer en poudre que l’on schématise de la façon suivante :
1. Que signifie l’arrêt du dégagement gazeux au bout de 15 min ?
2. Quelle autre observation peut-on faire en comparant les deux schémas ?
3. Emettre une ou plusieurs hypothèses expliquant l’arrêt du dégagement gazeux
4. Quelle(s) expérience(s)e pourrait-on faire pour vérifier vos hypothèses ?
5. Si on mesure le pH de la solution, on trouve la valeur de 7. Si on ajoute uniquement de fer, il n’y pas d’effervescence. Si on ajoute uniquement de la solution d’acide chloridrique le dégagement gazeux reprend. Confronter vos hypothèses aux observations expérimentales et conclure.
Le réactif limitant est celui qui est totalement transformé au cours de la réaction chimique.
Le réactif limitant est responsable de l’arrêt de la réaction. Il est entièrement consommé lors de la réaction.
Le réactif qui n’est pas le réactif limitant est appelé parfois réactif en excès
+ 15 min
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II. Identifier le réactif limitant lors d’une transformation chimique.
Dans les deux expériences présentées dans la vidéo on cherche à identifier le réactif limitant https ://urlz.fr/cQFu
• On prépare de deux solutions de thiosulfate de sodium (𝑁𝑎+(𝑎𝑞), 𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞)) de même volume et de même concentration.
• On dispose également de deux solutions de diiode 𝐼2(𝑎𝑞) deux même volume mais de concentration différente. La solution 1 de concentration C1 a une concentration plus faible que la solution 2 de concentration C2.
• Le diiode dissous dans de l’eau, colore la solution en orange-brun.
1. Pourquoi sur la vidéo peut-on confirmer que la solution 2 est plus concentrée en diiode que la solution 2 ?
Le diiode et les ions thiosulfate réagissent ensemble suivant l’équation de réaction : 𝐼2(𝑎𝑞) + 2 𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆42𝑂62−(𝑎𝑞) Expérience 1 :
On introduit progressivement la solution 1 de diiode dans la solution de thiosulfate de sodium 2. Pourquoi sur la vidéo peut-on affirmer qu’il y a une réaction chimique entre le diiode et les ions
thiosulfate ?
3. A la fin de l’expérience, la couleur de la solution nous permet de conclure sur la présence ou l’absence d’une espèce chimique dans la solution. Laquelle et pourquoi ?
4. Quelle est le réactif limitant dans cette première expérience ? Expérience 2 :
On introduit progressivement la solution 2 de diiode dans la solution de thiosulfate de sodium 5. Il y a deux phases dans le déroulement de l’expérience. Identifier les deux phases.
6. A la fin de l’expérience, la couleur de la solution nous permet de conclure sur la présence ou l’absence d’une espèce chimique dans la solution. Laquelle et pourquoi ?
7. Quelle est le réactif limitant dans cette seconde expérience ?
8. Pourquoi pour une la même transformation chimique, le réactif limitant n’est pas le même dans les deux expériences ?
Pour une même transformation chimique, l’espèce chimique qui sera le réactif limitant va dépendre des quantités de matière relatives de tous les réactifs initialement présents dans la solution
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III. Réactif limitant et quantité de matière.
• Comment prévoir quel est le réactif limitant ?
Vidéo « Réactif limitant » de Florence Raffin https://www.youtube.com/embed/d8s3i9Iclto
Pour une réaction chimique entre les réactifs A et B modélisée par l’équation : 𝒂 𝑨 + 𝒃 𝑩 → 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖𝒊𝒕𝒔
(avec a et b coefficients stœchiométriques)
le réactif limitant peut être déterminé à partir des quantités de matière initiales de A et de B introduites
• 𝑛𝑖(𝐴)
𝑎 <𝑛𝑖(𝐵)
𝑏 A est le réactif limitant
• 𝑛𝑖(𝐴)
𝑎 >𝑛𝑖(𝐵)
𝑏 B est le réactif limitant
• 𝑛𝑖(𝐴)
𝑎 =𝑛𝑖(𝐵)
𝑏 les réactifs ont été introduits en protortions stoechiométriques, tous les réactis sont limitants
Application 1 : Reprenons les expériences de la vidéo précédente dans laquelle le diiode et les ions thiosulfate réagissent ensemble suivant l’équation de réaction :
𝐼2(𝑎𝑞) + 2 𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆42𝑂62−(𝑎𝑞)
Pour chacune des expériences, déterminer par calcul le réactif limitant et vérifier que le résultat est en accord avec ce qui a été observé sur la vidéo
Expérience 1
Ions thiosulfate 𝑛𝑖(𝑆2𝑂32−) = 12 𝑚𝑚𝑜𝑙 Diiode 𝑛𝑖(𝐼2) = 4,5 𝑚𝑚𝑜𝑙
Expérience 2
Ions thiosulfate 𝑛𝑖(𝑆2𝑂32−) = 12 𝑚𝑚𝑜𝑙 Diiode 𝑛𝑖(𝐼2) = 8,0 𝑚𝑚𝑜𝑙
6 Activité de programmation
Afin de vérifier si la détermination par le calcul du réactif limitant est juste, il est possible de créer un programme en langage de programmation Python
Lien de téléchargement du logiciel libre de droit https://edupython.tuxfamily.org/
• Activité recherche du réactif limitant dans réaction chimique entre diiode et ions thiosulfate
→ fichier 1 : reactif limitant 1.py (dans pronote ou dans pearltrees) Charger le fichier dans l’application Python puis lancer le programme
et vérifier que vous avez obtenu le bon réactif limitant dans l’application 1 précédente
• Généralisation : Activité recherche du réactif limitant dans réaction chimique entre A et B
→ fichier 2 : reactif limitant 2.py (dans pronote ou dans pearltrees) Charger le fichier dans l’application Python puis lancer le programme
Ce programme vous permettra de vérifier que vous avez trouvé le bon réactif limitant dans les exercices du livre suivants
IV. Vers 1ère spé … Faire le bilan de matière d’une transformation chimique
Le chimiste à besoin de connaitre le réactif limitant d’une transformation chimique mais il veut aussi savoir la quantité de produit qui va se former et la quantité des réactifs restants.
Dans un objectif un outil mathématique a été crée : le tableau d’avancement Vidéo « Comment faire un tableau d'avancement
et trouver le réactif limitant ?» de e-profs https://www.youtube.com/embed/WxeHfi-TC7Y
Mise en situation 1 : préparer des paquets de bonbon.
On souhaitre préparer des paquets de bonbon identique contenant 5 bonbons « crocodile gélifié » et 2 bonbons « fraise gimauve ». On dispose de 25 bonbons « crocodile » et 12 bonbons « fraise ». Combien de paquets identiques peut-on préparer ? Va-il rester des bonbons ? Lesqules ? Combien ?
La préparation des paquet va être assimilé à une transformation chimique avec une équation chimique où les nombres stoechiométriques représentes le nombre de bonbons nécessaires pour préparer 1 paquet (1 n’est pas noté)
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5 2
Quantité initiale
25 12 0
Quantité finale Méthode intuitive Mise en équation
du problème Pour un avencement maximal : 𝑥𝑚𝑎𝑥
Qauntité finale
✓ Recherche du réactif limitant : calcul de l’avancement maximal 𝑥𝑚𝑎𝑥
Si est le réactif limitant :
Si est le réactif limitant :
Conclure
✓ Bilan de matière
Mise en situation 2 : faire le bilan de matière dans le cas de l’expérience 2
Avancement
𝑥 (mol) 𝐼2(𝑎𝑞) + 2 𝑆2𝑂32−(𝑎𝑞) → 2𝐼−(𝑎𝑞) + 𝑆42𝑂62−(𝑎𝑞) Etat initial 0
8,0 × 10−3 1,2 × 10−2 0 0
Ett finaf 𝑥𝑚𝑎𝑥
Bilan 𝑥𝑚𝑎𝑥=
✓ Recherche du réactif limitant : calcul de l’avancement maximal 𝑥𝑚𝑎𝑥
