12.3 Calcul des quantités transformées chimiquement
133
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
c) Réécrivons l’équation stœchiométrique de la réaction avec des nombres stœchiométriques
égaux à la moitié des précédents :
1/2 H 2 (g) + 1/2 Cl 2 (g) ϭ HCl(g)
Les quantités finales de réactif s’écrivent alors :
n F (H 2 ) ϭ 0,75 mol – 1/2ξ’ max ϭ 0 n F (Cl 2 ) ϭ 1,2 mol – 1/2ξ’ max ϭ 0 n F (HCl) ϭ ξ’ max ϭ 0
On a donc : ξ’ max ϭ 1,50 mol
La valeur de ξ max dépend de la valeur des nombres stœchiométriques
La quantité de chlorure d’hydrogène formé s’écrit dans ces conditions :
n F (HCl) ϭ ξ’ max ϭ 1,50 mol ;
La mesure de la quantité de chlorure d’hydrogène formé (1,50 mol) ne dépend pas de la
valeur des nombres stœchiométriques.
Exercice 12.3 Calcul des quantités transformées chimiquement
La dissolution du carbonate de calcium dans une solution aqueuse d’acide
chlorhydrique conduit à la formation de chlorure de calcium et de dioxyde de
carbone.
1) Écrire l’équation stœchiométrique de cette réaction en précisant l’état de
chaque constituant.
2) Compléter le tableau suivant dans lequel sont reportées différentes expériences en calculant les valeurs des grandeurs manquantes (quantités de
matière, masses, volumes) avec les unités indiquées.
Solution
L’équation stœchiométrique de la dissolution du carbonate de calcium par l’acide chlorhydrique
s’écrit :
CaCO 3 (s) ϩ 2 H ϩ (aq) ϭ Ca 2ϩ (aq) ϩ CO 2 (g) ϩ H 2 O (aq)
Les ions Cl – apportés par l’acide chlorhydrique ne figurent pas dans l’équation stœchiométrique
car leur concentration dans la solution aqueuse n’est pas modifiée par la réaction chimique : on
dit que les ions Cl – sont des « ions spectateurs ».
À la fin de la réaction, les ions hydrogène ont été remplacés dans la solution par les ions Ca 2ϩ .
Le calcul des quantités transformées se fait à partir de l’avancement de réaction ; en effet, pour
tout constituant B de la réaction, les quantités transformées sont telles que :
n F (B) – n I (B) ϭ ␥(B)
où ␥(B) est le nombre stœchiométrique du constituant B, figurant dans l’équation stœchiométrique.
Dans le cas envisagé, où on suppose la réaction totale, il ne reste plus de réactif :
n F (CaCO 3 ) ϭ 0
n F (HCl) ϭ 0
Expérience
CaCO 3
HCl
CaCl 2
CO 2
H 2 O
a)
1 kg
…… g
…… g
…… L
…… g
b)
…… mol
…… mol
350 g
…… L
…… g
c)
…… g
0,12 mol
…… mol
…… g
…… g
d)
…… mol
…… g
…… g
0,114 m 3
…… mol
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c) Réécrivons l’équation stœchiométrique de la réaction avec des nombres stœchiométriques
égaux à la moitié des précédents :
1/2 H 2 (g) + 1/2 Cl 2 (g) ϭ HCl(g)
Les quantités finales de réactif s’écrivent alors :
n F (H 2 ) ϭ 0,75 mol – 1/2ξ’ max ϭ 0 n F (Cl 2 ) ϭ 1,2 mol – 1/2ξ’ max ϭ 0 n F (HCl) ϭ ξ’ max ϭ 0
On a donc : ξ’ max ϭ 1,50 mol
La valeur de ξ max dépend de la valeur des nombres stœchiométriques
La quantité de chlorure d’hydrogène formé s’écrit dans ces conditions :
n F (HCl) ϭ ξ’ max ϭ 1,50 mol ;
La mesure de la quantité de chlorure d’hydrogène formé (1,50 mol) ne dépend pas de la
valeur des nombres stœchiométriques.
Exercice 12.3 Calcul des quantités transformées chimiquement
La dissolution du carbonate de calcium dans une solution aqueuse d’acide
chlorhydrique conduit à la formation de chlorure de calcium et de dioxyde de
carbone.
1) Écrire l’équation stœchiométrique de cette réaction en précisant l’état de
chaque constituant.
2) Compléter le tableau suivant dans lequel sont reportées différentes expériences en calculant les valeurs des grandeurs manquantes (quantités de
matière, masses, volumes) avec les unités indiquées.
Solution
L’équation stœchiométrique de la dissolution du carbonate de calcium par l’acide chlorhydrique
s’écrit :
CaCO 3 (s) ϩ 2 H ϩ (aq) ϭ Ca 2ϩ (aq) ϩ CO 2 (g) ϩ H 2 O (aq)
Les ions Cl – apportés par l’acide chlorhydrique ne figurent pas dans l’équation stœchiométrique
car leur concentration dans la solution aqueuse n’est pas modifiée par la réaction chimique : on
dit que les ions Cl – sont des « ions spectateurs ».
À la fin de la réaction, les ions hydrogène ont été remplacés dans la solution par les ions Ca 2ϩ .
Le calcul des quantités transformées se fait à partir de l’avancement de réaction ; en effet, pour
tout constituant B de la réaction, les quantités transformées sont telles que :
n F (B) – n I (B) ϭ ␥(B)
où ␥(B) est le nombre stœchiométrique du constituant B, figurant dans l’équation stœchiométrique.
Dans le cas envisagé, où on suppose la réaction totale, il ne reste plus de réactif :
n F (CaCO 3 ) ϭ 0
n F (HCl) ϭ 0
Expérience
CaCO 3
HCl
CaCl 2
CO 2
H 2 O
a)
1 kg
…… g
…… g
…… L
…… g
b)
…… mol
…… mol
350 g
…… L
…… g
c)
…… g
0,12 mol
…… mol
…… g
…… g
d)
…… mol
…… g
…… g
0,114 m 3
…… mol