Chapitre n°3 le tableau d’avancement

I. Evolution d’un système chimique

1. Bilan de matière

Faire le bilan de matière des réactifs dans une transformation chimique c’est déterminer toutes les quantités de matières des réactifs présents.

2. évolution des quantités de matière

Au cours d’une transformation chimique:

1. Les quantités de matières des réactifs diminuent.
2. Les quantités de matières des produits augmentent
3. Les espèces chimiques qui ne réagissent pas sont spectatrices, elles n’entrent ni dans le bilan de matière ni dans l’équation bilan de la réaction chimique.

3. Tableau d’avancement et avancement x

1.  L’avancement x

L’évolution d’un système chimique est déterminé par l’avancement x (mol) de la réaction.
Dans l’état initial x=0 et dans l’état final il est noté xf

2.  Tableau d’avancement

Un tableau d’avancement rend compte de l’évolution de réactifs et produits d’une réaction chimique en fonction de l’avancement x
https://www.youtube.com/watch?v=DNVuYTDT92k

3.  Exemple n°1

On mélange 64 grammes de soufre : S avec 167,4g de fer : Fe. On mélange les poudres obtenues et on porte le mélange à haute température. Une réaction chimique exothermique a lieu qui forme du sulfure de fer de formule FeS, l’équation bilan de cette réaction chimique est Fe_(s)+S_(s)→FeS_(s)

Compléter le tableau ci-dessous (M_S=32g.mol^-1 M_Fe =55,8g.mol^-1

Correction

On a les quantités de matière initiales :

• n_S= m_S / M_S==64/32=2mol
•  n_Fe= m_Fe/M_Fe==167,4/55,8=3mol

Lorsque x moles de soufre réagissent alors x moles de fer réagissent avec elles et x moles de sulfure de fer se forment, on en déduit le tableau :

4. Avancement final et le réactif limitant

a) Avancement final

Une transformation chimique est totale Lorsque l’avancement final xf correspond à l’avancement maximal xmax .La réaction s’arrête par épuisement d’un des réactif.

Dans l’exemple n°1 l’avancement final correspond à l’avancement maximal: x_f= x_max =2mol

b)  Réactif limitant

Le réactif limitant est le réactif entièrement consommé dans une réaction totale

Dans l’exemple n°1 le réactif limitant est le soufre

https://www.youtube.com/watch?v=yzj6Vnu3qng

c) Exemple n°2

Une solution de diode (I₂) avec n₀(I₂) =10,0mmol est mélangée avec une solution de thiosulfate S₂O₃^2- avec n₀=(S₂O₃^2-) =4,0mmol. Compléter le tableau d’avancement ci-dessous

x moles de I₂ réagissent avec 2x moles de S₂O₃^2-pour former 2x moles de I^– et x mole de S₄ O₆ ^2-

II. Réaction non totale

Une réaction non totale est une réaction qui s’arrête alors qu’aucun des réactifs n’est entièrement consommé et x_f<x_max

https://www.youtube.com/watch?v=pzbM5aC1uFg

Exemple de la réaction d’estérification

Soit le tableau suivant :

Dans cet exemple d’une réaction d’estérification on a x_max=1mol et x_f=0,7mol

On a x_max > x_f et la réaction n’est pas totale

 III. I proportions stœchiométriques

Un mélange est stœchiométrique si aucun des réactifs n’est en excès et leur quantité finale est nulle dans une réaction totale.

https://www.youtube.com/watch?v=wxejdhZ1L4I

1) Principe général

Pour une réaction de type :  αA+βB→γC+δD

Les proportions stœchiométriques des réactifs sont les proportions des quantités de matières initiales pour lesquelles: n₀(A)/α=n₀(B)/ β

2) Exercice

Quelles sont les proportions stœchiométriques des exemples 1 et 2

• Pour l’exemple 1
• 2moles de fer avec 2 moles de soufre
• Pour l’exemple2
• 4 millimoles de S₂O₃^2- avec 2 millimoles de I₂