Les Réactions chimiques

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Physique - Chimie Chimie Les Réactions chimiques

1 mahajarmpcnd@gmail.Com

Pr. HICHAM MAHAJAR

Troisième Partie : transformation de la matière

Unité 9

Pr. HICHAM MAHAJAR

ةيئايميكلا تالعافتلا

Les Réactions chimiques

Tronc Commun Chimie

Page : ^𝟏

𝟒

 Au cours d’une transformation chimique, de nouveaux espèces chimiques apparaissent appelés produits, tandis que d'autres espèces chimiques disparaissent appelés réactifs, lorsque certaines conditions sont disponibles.

 L’état d'un système chimique est défini par : Nature et état (solide 𝒔 - liquide 𝓵 - gaz 𝒈 – aqueux 𝒂𝒒 ) et quantités de matière et 𝑻 température et 𝑷 pression .

 La transformation chimique est le passage du système de l'état initial àl'état final.

 La réaction chimique est un modèle descriptif de la transformation chimique qui se réfère uniquement aux réactifs, aux produits et à leurs proportions, et est exprimée par une écriture symbolique appelée l'équation chimique.

 Les lois de conservation : éléments chimiques / charge électrique / nombre / masse .

 Il faudra ajuster l’équation chimique avec des nombres entier placés devant les

symboles, appelés coefficients stœchiométriques sous la forme : 𝜶 𝑨 + 𝜷 𝑩 → 𝜸 𝑪 + 𝜹 𝑫

 Au cours de la transformation, les variations des quantités de matière des réactifs et des produits sont proportionnelles à une grandeur appelée l’avancement de la réaction et symbolisée par la lettre 𝒙 et exprimée en 𝒎𝒐𝒍.

Le système chimique atteint son état final par l'expiration de la quantité de matière pour au moins l'un des réactifs, appelé réactif limitant, et l’avancement de la réaction 𝒙 prend sa valeur maximale appelée l’avancement maximal 𝒙_𝒎𝒂𝒙.

 Le mélange est stœchiométrique si la condition suivante ^𝒏^𝒊^(𝑨)

𝜶 = ^𝒏^𝒊^(𝑩)

𝜷 est vérifiée .

Cocher la réponse exacte.

* Au cours d’une transformation chimique, la quantités de matière des réactifs :

□ diminue □ augmente □ reste constante

*Au cours d’une transformation chimique, la quantités de matière des produits :

□ diminue □ augmente □ reste constante

*Au cours d’une transformation chimique, les réactifs : □ apparaissent □ disparaissent

* Au cours d’une transformation chimique, les produits: □ apparaissent □ disparaissent

* Si 𝜶 𝑨 + 𝜷 𝑩 → 𝜸 𝑪 + 𝜹 𝑫 alors 𝑨 est un:

□ réactif □ produit □ coeff stœchiométrique

* Si 𝜶 𝑨 + 𝜷 𝑩 → 𝜸 𝑪 + 𝜹 𝑫 alors 𝑫 est un:

* Si 𝜶 𝑨 + 𝜷 𝑩 → 𝜸 𝑪 + 𝜹 𝑫 alors 𝜷 est un:

* Ajuster les équations chimiques :

□… 𝑪𝒖_(𝒔) + ⋯ 𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ → … 𝑪𝒖_(𝒂𝒒)^𝟐+ + ⋯ 𝑨𝒈_(𝒔)

□… 𝑨𝒍_(𝒂𝒒)^𝟑+ + ⋯ 𝑺𝑶_{𝟒(𝒂𝒒)}^𝟐− → … 𝑨𝒍_𝟐(𝑺𝑶_𝟒)_𝟑(𝒔)

□ … 𝑪_𝟑𝑯_𝟖(𝒈)+ ⋯ 𝑶_𝟐(𝒈) → … 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍) + ⋯ 𝑪𝑶_𝟐(𝒈)

* On a 𝒁𝒏_(𝒔) + 𝟐 𝑯_(𝒂𝒒)⁺ → 𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ + 𝑯_𝟐(𝒈) alors le mélange est stœchiométrique si :

□ ^𝒏^𝒊^(𝒁𝒏^(𝒔)⁾

𝟐 = ^𝒏^𝒊^(𝑯^(𝒂𝒒)⁺ ⁾

𝟏 □ 𝒏_𝒊(𝒁𝒏_(𝒔)) = ^𝒏^𝒊^(𝑯^(𝒂𝒒)

+ )

𝟐

□ ^𝒏^𝒊^(𝒁𝒏^(𝒔)⁾

𝟐 = ^𝒏^𝒊^(𝑯_𝟐^(𝒂𝒒)⁺ ⁾

* On a 𝒁𝒏_(𝒔) + 𝟐 𝑯_(𝒂𝒒)⁺ → 𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ + 𝑯_𝟐(𝒈) , elle consomme 𝒏_𝒓(𝑯_(𝒂𝒒)⁺ ) = 𝟒 𝒎𝒐𝒍 alors :

□ 𝒏_𝒑(𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ ) = 𝟒 𝒎𝒐𝒍 □ 𝒏_𝒑(𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ ) = 𝟑 𝒎𝒐𝒍

□ 𝒏_𝒑(𝒁𝒏_(𝒂𝒒)^𝟐+ ) = 𝟐 𝒎𝒐𝒍

Exercice : 1

QCM

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Unité 9

Pr. HICHAM MAHAJAR

لا ةيئايميكلا تالعافت

Les Réactions chimiques

Page : ^𝟐

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Ajuster les équations chimiques suivantes : 1- 𝑷_(𝒔) + 𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑷_𝟐𝑶_𝟓(𝒔)

2- 𝑯_𝟐(𝒈) + 𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍)

3- 𝑨𝒍_(𝒂𝒒)^𝟑+ + 𝑵𝑶_{𝟑(𝒂𝒒)}⁻ → 𝑨𝒍(𝑵𝑶_𝟑)_𝟑(𝒔) 4- 𝑭𝒆_𝟑𝑶_𝟒(𝒔)+ 𝑪𝑶_(𝒈) → 𝑭𝒆_(𝒔)+ 𝑪𝑶_𝟐(𝒈) 5- 𝑪𝒖_(𝒂𝒒)^𝟐+ + 𝑨𝒍_(𝒔) → 𝑪𝒖_(𝒔)+ 𝑨𝒍_(𝒂𝒒)^𝟑+

6-𝑯_𝟐𝑺𝑶_𝟒(𝒍)+ 𝑪𝒂_𝟑(𝑷𝑶_𝟒)_𝟐(𝒔) → 𝑯_𝟑𝑷𝑶_𝟒(𝒔)+ 𝑪𝒂𝑺𝑶_𝟒(𝒔) 7- 𝑯_𝟐𝑺_(𝒈) + 𝑺𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍) + 𝑺_(𝒔)

8-𝑴𝒏𝑶_𝟐(𝒔)+ 𝑯𝑪𝒍_(𝒈) → 𝑴𝒏𝑪𝒍_𝟐(𝒔)+ 𝑪𝒍_𝟐(𝒈)+ 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍)

9- 𝑯_𝟐𝑺_(𝒈)+ 𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑺𝑶_𝟐(𝒈) + 𝑺_(𝒔) + 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍) 10- 𝑪_𝟔𝑯_𝟔(𝒍)+ 𝑪𝒍_𝟐(𝒈) → 𝑪_𝟔𝑯_𝟒(𝒍)+ 𝑯𝑪𝒍_(𝒈) 11- 𝑵𝒂_𝟐𝑶_𝟐(𝒔)+ 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍) → 𝑵𝒂_(𝒂𝒒)⁺ + 𝑯𝑶_(𝒂𝒒)⁻ + 𝑶_𝟐(𝒈)

12- 𝑯_𝟐𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍)+ 𝑶_𝟐(𝒈) 13- 𝑪𝒖𝑶_(𝒔) + 𝑪_(𝒔) → 𝑪𝒖_(𝒔)+ 𝑪𝑶_𝟐(𝒈)

14-𝑯_𝟐𝑺_(𝒈) + 𝑶_𝟐(𝒈) → 𝑺𝑶_𝟐(𝒈)+ 𝑺_(𝒔) + 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍)

15- 𝑪𝑶_{𝟑(𝒂𝒒)}^𝟐− + 𝑯₊𝑶_(𝒂𝒒)⁺ → 𝑯_𝟐𝑶_(𝒍)+ 𝑪𝑶_𝟐(𝒈)

Introduit un fil de Fer 𝑭𝒆 ( brule à 𝟏𝟎𝟎℃ ) dans un ballon rempli d’un gaz de dichlore 𝑪𝒍_𝟐 sous pression à 𝟏 𝒂𝒕𝒎, on observe alors la formation d'une fumée rousse du chlorure de fer III 𝑭𝒆𝑪𝒍_𝟑 . À la fin de la

transformation, on remarque que le fer n'a pas complètement réagi.

1- Identifier le système chimique dans l'état initial et l'état final.

2- Représenter la transformation chimique . 3- Identifier les espèces chimiques réactives et produites.

4- Ecrire l’équation chimique de cette transformation .

5- Déterminer le réactiflimitant et le réactif en excès .

Ecrire les équations chimiques pour les réactions suivantes, puis ajuster-les : 1- La combustion complète de l'éthane 𝑪_𝟐𝑯_𝟔 dans le dioxyde d'oxygène produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

2- Au cours de la photosynthèse, les plantes absorbent le dioxyde de carbone et l'eau pour produire du dioxyde

d'oxygène et du glycose 𝑪_𝟔𝑯_𝟏𝟐𝑶_𝟔 . 3- On place une plaque de fer dans une solution d'ions de cuivre II 𝑪𝒖^𝟐+ et on observe qu'un dépôt rouge du cuivre et la formation des ions de fer II 𝑭𝒆^𝟐+ .

L’éthanol (liquide incolore) de formule 𝑪_𝟐𝑯_𝟔𝑶 brûle dans le dioxygène pur. Il se forme du dioxyde de carbone et de l’eau.

On fait réagir 𝒎 = 𝟐, 𝟓𝟎 𝒈 d’éthanol et un volume 𝑽 = 𝟐, 𝟎 𝑳 de dioxygène.

1- Ecrire l’équation chimique modélisant la réaction.

2- Décrire l’état initial du système.

3- Calculer l’avancement maximal.

4- Déterminer le réactiflimitant .

5- Déterminer la composition, en quantité de matière, du système à l’état final.

On donne : 𝑽_𝒎 = 𝟐𝟓 𝑳. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏

Une bouteille de gaz butane 𝑪_𝟒𝑯_𝟏𝟎 de masse 𝒎 = 𝟒𝟎 𝒌𝒈 .

1- Ecrire l’équation chimique de la combustion complète de ce gaz.

2- Créer le tableau d’avancement et détermine le réactiflimitant et 𝒙_𝒎𝒂𝒙 . Exercice : 2

Exercice : 3

Exercice : 6 Exercice : 4

Exercice : 5

On donne : 𝑽_𝒎 = 𝟐𝟓 𝑳. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏

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Les Réactions chimiques

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On réalise la combustion d'un morceau de carbone de masse 𝒎 = 𝟎, 𝟗𝟔 𝒈 dans le volume 𝑽 = 𝟏𝟐𝟎 𝑳 du dioxygène qui produit un gaz qui fait trouble l'eau de chaux.

On donne : 𝑽_𝒎 = 𝟐𝟒 𝑳. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏 et 𝑴(𝑪) = 𝟏𝟐 𝒈. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏 1- Déterminer la quantité de matière du dioxygène et de carbone dans l'état initial.

2- Écrire l'équation de réaction et créer le tableau d’avancement.

3- Déterminer le réactiflimitant et la valeur de 𝒙_𝒎𝒂𝒙 .

4- Déterminer la quantité de matière de carbone restante et du dioxyde de carbone formé.

La réaction de 𝟎, 𝟎𝟑 𝒎𝒐𝒍 du dihydrogène et 𝟎, 𝟎𝟏 𝒎𝒐𝒍 du dioxygène produit de l'eau sous pression 𝑷 = 𝟏𝟎^𝟓 𝑷𝒂 et à température 𝜽 = 𝟐𝟓°𝑪 .

1- Écrire l'équation de réaction.

2- On considère que 𝒙 l’avancement de réaction est égal à la quantité de matière du dioxygène qui disparaît.

2-1- Créer le tableau d’avancement . 2-2- Déterminer le réactiflimitant et la valeur de 𝒙_𝒎𝒂𝒙 .

2-3- Déterminer la composition, en quantité de matière, du système à l’état final.

On réalise la combustion complète de 𝑽 = 𝟒𝟖, 𝟎 𝑳 du butane 𝑪_𝟒𝑯_𝟏𝟎 à la pression 𝑷 et à la température 𝑻 en utilisant 𝑽^′ = 𝟏𝟐𝟎 𝑳 du dioxygène à la même température et à la même pression.

1- Déterminer la quantité de matière du butane et du dioxygène dans l'état initial.

2- Écrire l'équation de réaction et créer le tableau d’avancement.

3- Déterminer le réactiflimitant et la valeur de 𝒙_𝒎𝒂𝒙 .

4- Déterminer la composition, en quantité de matière, du système à l’état final.

5- Déterminer la quantité de matière du dioxygène nécessaire pour un mélange stœchiométrique.

On donne : 𝑽_𝒎 = 𝟐𝟒 𝑳. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏

On réalise la combustion complète, dans un bécher, de 𝟎, 𝟎𝟎𝟒 𝒎𝒐𝒍 de méthane 𝑪𝑯_𝟒 et 𝟎, 𝟎𝟑𝟔 𝒎𝒐𝒍 d'air à 𝜽 = 𝟐𝟎 ° 𝑪 et sous

pression de 𝑷 = 𝟏 𝒃𝒂𝒓. L'air se compose de 𝟐𝟎% (𝑶_𝟐) et de 𝟖𝟎% (𝑵_𝟐) .

On donne : 𝑽_𝒎 = 𝟐𝟒 𝑳. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏 et 𝑴(𝑯_𝟐𝑶) = 𝟏𝟖 𝒈. 𝒎𝒐𝒍^−𝟏 1- Déterminer l'état initial du système chimique.

2- On ouvre le bécher et on approche une flamme pour que le méthane brûle dans l'oxygène et produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

2-1- Écrire l'équation de réaction et créer le tableau d’avancement.

2-2- Déterminer le réactiflimitant et la valeur de 𝒙_𝒎𝒂𝒙 .

2-3- Déterminer le bilan de matière du système à l’état final .

3- Calculer le volume de gaz formé.

4- Calculer la masse d'eau formée.

Exercice : 7

Exercice : 8

Exercice : 10

Exercice : 9

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Unité 9

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Les Réactions chimiques

Page : ^𝟒

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Le diagramme représente les courbes de l'évolution des quantités de matière des espèces chimiques au

cours de la transformation chimique.

La quantité de matière initiale d'eau

(solvant) n'a pas été prise en considération dans le diagramme.

1- Identifier les réactifs et les produits de cette transformation.

2- Déterminer les quantités de matière initiales des réactifs.

3- Détermine le réactiflimitant et la valeur de 𝒙_𝒎𝒂𝒙 .

4- Donner le bilan de matière du système à l’état final .

On mélange le volume 𝑽_𝟏 = 𝟏𝟎𝟎 𝒎𝑳 de la solution de chlorure de calcium

𝑪𝒂_(𝒂𝒒)^𝟐+ + 𝟐𝑪𝒍_(𝒂𝒒)⁻ avec le même volume de la solution de nitrate d'argent

𝑨𝒈_(𝒂𝒒)⁺ + 𝑵𝑶_{𝟑(𝒂𝒒)}⁻ . Les deux solutions ont la même concentration 𝑪 = 𝟏𝟎^−𝟐𝒎𝒐𝒍/𝑳 . La réaction se fait entre les ions 𝑨𝒈_(𝒂𝒒)⁺ et 𝑪𝒍_(𝒂𝒒)⁻ pour donner un précipité de chlorure d'argent.

1- Écrire l'équation de réaction de précipitation et créer le tableau d’avancement.

2- Déterminer la quantité de matière du précipité formé à l’état final.

3- Déterminer les valeurs des

concentrations molaires effectives des ions présents dans la solution à l’état final .

Lors de la synthèse de l’aspirine au

laboratoire, on utilise 𝒎 = 𝟑, 𝟑 𝒈 d’acide salicylique solide 𝑪_𝟕𝑯_𝟔𝑶_𝟑 et 𝑽 = 𝟕, 𝟎 𝒎𝑳 d’anhydride acétique 𝑪_𝟒𝑯_𝟔𝑶_𝟑 liquide.

1- Calculer les quantités de matière initiales des réactifs.

2- L’équation de la réaction s’écrit :

𝑪_𝟕𝑯_𝟔𝑶_𝟑(𝒔)+ 𝑪_𝟒𝑯_𝟔𝑶_𝟑(𝒍) → 𝑪_𝟗𝑯_𝟖𝑶_𝟒(𝒔)+ 𝑪_𝟐𝑯_𝟒𝑶_𝟐(𝒍)

A l’aide d’un tableau d’avancement, donner le bilan de matière du système à l’état final.

3- Déterminer les masses des espèces chimiques présentes dans l’état final.

4- Quelle masse d’acide salicylique aurait-il fallu utiliser pour que le mélange initial soit stœchiométrique ?

On donne : Masse volumique de l’anhydre acétique 𝝆 = 𝟎, 𝟎𝟖 𝒈. 𝑳^−𝟏

On réalise dans un flacon de 𝑽 = 𝟐, 𝟓 𝑳 , la combustion de 𝟐 𝒎𝒐𝒍 de pyrite 𝑭𝒆𝑺_(𝒔) en la faisant réagir avec 𝟑, 𝟓 𝒎𝒐𝒍 de dioxygène 𝑶_𝟐(𝒈) ; il se forme de l'oxyde de fer

𝑭𝒆_𝟐𝑶_𝟑(𝒔) et du dioxyde de soufre 𝑺𝑶_𝟐(𝒈). 1- Écrire l'équation de la réaction.

2- Créer le tableau d’avancement présentant un bilan de matière.

3- Que peut-on dire de la réaction ? 4- Déterminer la pression de gaz dans le flacon à l'état final.

On donne : 𝑹 = 𝟖, 𝟑𝟏𝟒 (𝑺𝑰) et 𝜽 = 𝟐𝟓 ° 𝑪 Exercice : 11

Exercice : 12

Exercice : 14 Exercice : 13