1eS - Chap 03 - Suivi d'une transformation chimique

 

I ) Transformation chimique :

Lorsqu’on met en contact des espèces chimiques, il y a parfois transformation chimique. le système évolue, des espèces sont consommées et d’autres sont formées.

On peut la décrire à travers une ou plusieurs réactions chimiques.

Une équation chimique est l’écriture symbolique d’une réaction chimique.

Elle indique les proportions dans lesquelles la réaction chimique se fait entre les réactifs et les produits.

Elle respecte la loi de conservation des éléments chimiques et de la charge électrique.

II) Réaction entre le Magnésium et l’Acide Chlorhydrique :

1)     Etude qualitative :

Voir TP

2)     Etude quantitative :

On verse 9,0 mL de solution d'acide chlorhydrique sur

90 mg de métal magnésium

 

Equation chimique :

Mg (s) + 2 H+ (aq)     Mg2+ (aq) + H2

 

 

 

 

Bilan de matière :

Il consiste à faire l’inventaire quantitatif des espèces chimiques ayant disparu et étant formé à l’état final

 

Etat initial :

n (Mg) = m / M = 0,090 / 24,3 = 3,7.10-3 mol = 3,7 mmol

On ajoute 9,0 mL d’acide chlorhydrique à 1,0 mol.L-1 .

n (H+(aq)) = c . V = 1,0 x 9,0.10-3 = 9,0.10-3 mol = 9,0 mmol

n (H2 ) = 0 mol  et n (Mg2+) = 0 mol

 

Tableau d’avancement :

L’avancement de la réaction est une grandeur notée x, exprimée en mol, qui permet de décrire l’évolution d’un système chimique en cours de transformation.

x est une quantité de matière de réactif ayant réagi.

L’état final est atteint pour un avancement maximal noté xmax .

 

Equation chimique :         Mg(s) + 2 H+(aq)     Mg2+(aq) + H2 (g)

D’après l’équation, x moles de Mg réagit avec 2x moles de H+ pour former x moles de Mg2+
et x moles de H2 .

 

Equation chimique

 

       Mg      +      2 H+            Mg2+     +      H2

Etat du système

Avancement

quantités de matière en mmol

Etat initial

0

3,7

9,0

0

0

En cours de transformation

x

3,7 – x

9,0 – 2x

x

x

Etat final

xmax

3,7 - xmax

9,0 – 2xmax

xmax

xmax

 

Détermination du réactif limitant :

On fait l'hypothèse que chaque réactif est limitant et on calcule xmax , le réactif limitant est celui pour lequel xmax est le plus petit, le premier atteint.

Si le magnésium Mg est limitant, n(Mg)f = 0 = 3,7 - xmax   ;  xmax = 3,7 mmol

Si l'ion H+ est limitant,  n(H+)f = 0 = 9,0 – 2xmax    ;   xmax = 9,0 / 2 = 4,5 mmol

Le premier xmax atteint est 3,7 mmol, le réactif limitant est donc le magnésium.

Etat final :

L’état final d’un système chimique en évolution est atteint lorsque la quantité de matière d’un des réactifs est nulle, celle du réactif limitant.

n(Mg)f = 0 mol.       n(H+) = 9,0 – 2 xmax = 9,0 – 2 x 3,7 = 1,6 mmol

n(Mg2+)f = n(H2)f = xmax = 3,7 mmol

 

Remarque : On peut avoir au départ, un mélange stœchiométrique , dans ce cas, les réactifs sont dans les proportions de l’équation chimique.

Dans notre exemple, avec 3,7 mmol de Mg et 7,4 mmol de H+(aq) , on est dans ce cas.

 

 

 

Que se passe-t-il si on verse 50 mL d’acide au lieu de 90 mL ?

Etat initial :

n(Mg) = 3,7 mmol ,  n(H+(aq)) = c . V = 1,0 x 0,005 = 5 mmol , n(H2 ) = 0 mol , n(Mg2+) = 0 mol

Le réactif limitant est l’acide.

Etat final :

n(Mg) = 3,7 – 5/2 = 1,2 mmol ,  n(H+(aq)) = 0 mmol , n(H2 ) = 2,5 mol , n(Mg2+) = 2,5 mmol

 

 

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