12.17 Réactions en phase gazeuse
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
a) Lequel des deux réactifs sera-t-il épuisé le premier ? Combien restera-t-il
alors de l’autre et combien se sera-t-il formé de chacun des deux produits ?
b) Par quel facteur le volume initial aura-t-il été multiplié (on suppose que la
pression et la température n’ont pas varié)
c) Pendant le déroulement de la réaction, au moment où il s’est déjà formé
30 moles de CO 2 , combien reste-t-il de chaque réactif et combien s’est-il
formé de dihydrogène ?
N.B. De telles questions se posent souvent en thermodynamique (équilibres) et il est
important de vous familiariser avec les raisonnements qu’elles impliquent.
Solution
Il est commode d’utiliser l’avancement de réaction en construisant le tableau suivant :
a) L’avancement maximal de réaction correspond à la consommation complète du méthane :
100 mol – max ϭ 0 soit max ϭ 100 mol
Le méthane sera épuisé le premier ; il restera alors une quantité d’eau égale à :
n(H 2 O) ϭ 500 mol – 2 ϫ 100 mol ϭ 300 mol
Les quantités formées seront :
n(CO 2 ) ϭ 100 mol
n(H 2 ) ϭ 4 ϫ 100 mol ϭ 400 mol
b) La quantité finale de gaz est :
n tot ϭ 100 mol – max ϩ 500 mol – 2 max ϩ max ϩ 4 max
soit :
n tot ϭ n I ϩ 2 max
Si la pression et la température n’ont pas varié, le volume molaire V m ne varie pas, on peut
écrire :
soit :
Le volume occupé par le gaz augmente de 33 % par rapport au volume initial.
c) Lorsqu’il s’est formé 30 mol de CO 2 , ϭ 30 mol.
Les quantités présentes dans le réacteur se calculent facilement :
n(CH 4 ) ϭ 100 mol – 30 mol ϭ 70 mol
n(H 2 O) ϭ 500 mol – 60 mol ϭ 440 mol
n(H 2 ) ϭ 4 ϫ 30 mol ϭ 120 mol
CH 4 (g) ϩ 2 H 2 O (g) ϭ CO 2 (g) ϩ 4 H 2 (g )
n’ tot (g)
Quantités initiales
100 mol
500 mol
0
0
600 mol
Quantités présentes
après la réaction
100 mol –
max
ϭ 0
500 mol –
2 max
ϭ 300 mol
max
100 mol
4 max
400 mol
600 mol ϩ
2 max
ϭ 800 mol
V m
V I
n I
---- -
V F
n F
----- -
=
=
V F
V I
----- -
800 mol
600 mol
------------------4
3
-- -
=
=
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
a) Lequel des deux réactifs sera-t-il épuisé le premier ? Combien restera-t-il
alors de l’autre et combien se sera-t-il formé de chacun des deux produits ?
b) Par quel facteur le volume initial aura-t-il été multiplié (on suppose que la
pression et la température n’ont pas varié)
c) Pendant le déroulement de la réaction, au moment où il s’est déjà formé
30 moles de CO 2 , combien reste-t-il de chaque réactif et combien s’est-il
formé de dihydrogène ?
N.B. De telles questions se posent souvent en thermodynamique (équilibres) et il est
important de vous familiariser avec les raisonnements qu’elles impliquent.
Solution
Il est commode d’utiliser l’avancement de réaction en construisant le tableau suivant :
a) L’avancement maximal de réaction correspond à la consommation complète du méthane :
100 mol – max ϭ 0 soit max ϭ 100 mol
Le méthane sera épuisé le premier ; il restera alors une quantité d’eau égale à :
n(H 2 O) ϭ 500 mol – 2 ϫ 100 mol ϭ 300 mol
Les quantités formées seront :
n(CO 2 ) ϭ 100 mol
n(H 2 ) ϭ 4 ϫ 100 mol ϭ 400 mol
b) La quantité finale de gaz est :
n tot ϭ 100 mol – max ϩ 500 mol – 2 max ϩ max ϩ 4 max
soit :
n tot ϭ n I ϩ 2 max
Si la pression et la température n’ont pas varié, le volume molaire V m ne varie pas, on peut
écrire :
soit :
Le volume occupé par le gaz augmente de 33 % par rapport au volume initial.
c) Lorsqu’il s’est formé 30 mol de CO 2 , ϭ 30 mol.
Les quantités présentes dans le réacteur se calculent facilement :
n(CH 4 ) ϭ 100 mol – 30 mol ϭ 70 mol
n(H 2 O) ϭ 500 mol – 60 mol ϭ 440 mol
n(H 2 ) ϭ 4 ϫ 30 mol ϭ 120 mol
CH 4 (g) ϩ 2 H 2 O (g) ϭ CO 2 (g) ϩ 4 H 2 (g )
n’ tot (g)
Quantités initiales
100 mol
500 mol
0
0
600 mol
Quantités présentes
après la réaction
100 mol –
max
ϭ 0
500 mol –
2 max
ϭ 300 mol
max
100 mol
4 max
400 mol
600 mol ϩ
2 max
ϭ 800 mol
V m
V I
n I
---- -
V F
n F
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V F
V I
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800 mol
600 mol
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