CONSTITUTION ET TRANSFORMATION DE LA MATIERE CH3 TABLEAUX D’AVANCEMENT
ACTIVITE TABLEAUX D’AVANCEMENT
Objectif : Établir le tableau d’avancement de plusieurs transformations chimiques
I COMBUSTION CARBONE Nombres stoechiométriques égaux 1
On réalise la combustion de 20,0 g de carbone dans un flacon contenant xxx500 cm3 de dioxygène. Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire Vm = 24,0 L.mol-1
Équation de la réaction :
État initial : Calculer les quantités de matière ni(C(s) ) et ni (O2(g)) à l’état initial
État final : Le réactif limitant est le réactif qui est introduit en défaut et qui disparaît totalement au cours de la transfor- mation chimique.
A l’état final, la quantité de matière du réactif limitant est nulle. Les autres réactifs dont la quantité de matière finale n’est pas nulle sont dits en excès.
Détermination de l’avancement maximal xmax :
La valeur maximale de l’avancement correspond à la disparition du réactif limitant.
Il faut calculer pour chaque réactif la valeur de l’avancement qui annule la quantité de matière de ce réactif.
La plus petite valeur trouvée (correspondant à la disparition du réactif limitant) est xmax.
Calculer les deux valeurs possible de xmax puis déduire la valeur de xmax à conserver et indiquer le réactif limitant dans cette réaction.
Calculer les quantités de matières des réactifs et des produits à l’état final à l’aide de la valeur de xmax
Rappels : tableau d’avancement :
1ère ligne : Équation de la réaction
2ème ligne : État initial
3èmé ligne : État du système pour un avancement quelconque
4ème ligne : État final du système : xmax
1ère colonne : Avancement. (L’avancement est une valeur variable, notée x, qui permet de déterminer les quantités de matière de réactifs transformés et de produits formés)
Colonnes suivantes : quantité de matière des réactifs et des produits
Équation +
État du système Avancement Quantité de C Quantité de O2 Quantité de CO2
État initial x =
Au cours de la
transformation x
État final xmax
Calculer la masse de carbone restant, et le volume de dioxyde de carbone formé.
II COMBUSTION PROPANE
Au moins un des nombres stoechiométriques est égal à 1
On réalise la combustion complète de 220 g de propane de formule C3H8 dans une enceinte contenant 420 L de dioxygène.
Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire Vm = 24,0 L.mol-1 Équation de la réaction :
État initial : Calculer les quantités de matière ni(C3H8(g) ) et ni (O2(g)) à l’état initial
Détermination de l’avancement maximal xmax et indiquer le réactif limitant:
Calculer les quantités de matières des réactifs et des produits à l’état final à l’aide de la valeur de xmax
III COMBUSTION DE L’ALUMINIUM
Généralisation, aucun des nombres stoechiométrique égal à 1
On réalise la combustion de 5,0 g d’aluminium dans un flacon contenant 5,0 L de dioxygène. Cela donne de l’oxyde d’alumi- nium appelé alumine de formule Al2O3. Dans les conditions de l’expérience, le volume molaire Vm = 24,0 L.mol-1.
Équation
État du système Avancement Quantité de C3H8
Quantité de O2
Quantité de CO2
Quantité de H2O
État initial
Au cours de la
transformation
État final
Équation +
État du système Avancement Quantité de Al Quantité de O2 Quantité de Al2O3
État initial
Au cours de la
transformation
État final
Équation de la réaction :
État initial : Calculer les quantités de matière ni(Al(s) ) et ni (O2(g)) à l’état initial
Détermination de l’avancement maximal xmax et indiquer le réactif limitant:
Calculer les quantités de matières des réactifs et des produits à l’état final à l’aide de la valeur de xmax
Calculer la masse d’oxyde d’aluminium formé :
IV REACTION DE L’ALUMINIUM AVEC LE DICHLORE Cas particulier des mélanges stoéchiométriques
Un mélange est dit stœchiométrique si les quantités de matière initiales des réactifs qui le constitue sont dans les proportions des nombres stœchiométriques de ces réactifs dans l’équation de la réaction.
A la fin de la transformation chimique, les réactifs sont entièrement consommés et l’état final n’est constitué que des produits de la réaction.
L’aluminium réagit avec le dichlore suivant l’équation chimique suivante :
On fait réagir 4,0 g d’aluminium. Dans les conditions de l’expérience, le . volume molaire Vm = 24,0 L.mol-1 .
1°/ Établir le tableau d’écrivant l’évolution du système chimique lors de cette réaction.
1°/ Calculer le volume de dichlore nécessaire pour opérer dans les proportions stœchiométriques.
2°/ Quelle masse de chlorure d’aluminium obtient-on ?
État initial :
Détermination de l’avancement maximal xmax :
(s) 2(g) 3(s)
2 Al 3 Cl 2 AlCl
Équation 2 Al(s) + 3 Cl2(g)
2 AlCl3(s)État du système Avancement Quantité de Al Quantité de Cl2 Quantité de Al2Cl3
État initial
Au cours de la
transformation
État final
État final
Volume de dichlore et masse de chlorure d’aluminium obtenu :
IV GENERALISATION
Dans le cas général d’une équation chimique, a.A + b.B → c.C + d.D les réactifs A et B sont dans les proportions stœchiométriques lorsque . ( et niA et niB sont les quantités de matière de A et B à l’état initial.)
Les quantités de matière des produits à l’état final peuvent se calculer à partir des quantités de matière des réactifs à l’état initial :
Équation de la réaction a A + b B → c C + d D État du système Avancement Quantité de
matière réactif A Quantité de
matière réactif B Quantité de
matière produit C Quantité de matière produit D
État initial x = 0 mol niA niB 0 0
Au cours de la
transformation x niA - a.x niB - b.x c.x d.x
État final xmax nfA= niA - a.xmax nfB = niB - b.xmax nfC = c.xmax nfd = d.xmax
b n a
niA iB
