CH7. Stoechiométrie: Comme de la fine Cuisine!

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1 Stoechiométrie: Comme de la fine Cuisine!

2 Équation chimique Une représentation d une réaction chimique: C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) réactifs produits L équation est équilibrée: 1 mole d éthanol réagit avec 3 moles d oxygène pour produire 2 moles de dioxyde de carbone et 3 moles d eau. Ces nombres sont appelés des coefficients stoechiométriques.

3 Stoechiométrie L étude des rapports de quantité de matière utilisée et produite dans les réactions chimiques.

4 Recettes vs Réactions chimiques Recettes Quantités pour les ingrédients (g, ml, pincée, etc.) Proportions des ingrédients Ingrédient limitant Rendement de la recette (nb de portions que cela fait) Réactions chimiques Quantité de matière (g, ml, nombre de particules, moles) Rapport molaire ou réactifs/produits Réactif limitant Rendement de la réaction (théorique, expérimental, )

5 Le tableau de stoechiométrie (ou: Comment organiser un problème de stoechio.) «Un jour au McDonald» Big Mac Morceau de «Viande» Morceau de Pain = BM = MV = MP L «Équation» du Big Mac: 3 MP + 2 MV 1 BM

6 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p?? 10 n p : nb de mol pendant

7 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p MP MV

8 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p 45?? n p : nb de mol pendant

9 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p BM MV

10 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p? 550? n p : nb de mol pendant

11 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n p BM MP

12 Recettes vs Réactions chimiques Tasses de farine ou de sucre, morceaux de pain ou viande, ml de lait, nombre d oeufs; ce sont des «quantités d ingrédients» dans les recettes En chimie, comment exprime t on les «quantités» d éléments ou de composés? En moles (mol)!

13 Ex 1 L'oxyde d'aluminium(alumine), la composante principale de la bauxite (minerai d'aluminium) se décompose en aluminium solide et en oxygène gazeux. a) Exprime la formule équilibrée de cette situation. 2 Al 2 O 3 (s) 4 Al (s) + 3 O 2 (g) b) Combien de moles de Al et de O 2 seront produites par la décomposition de 35,5 moles de Al 2 O 3? nombre de moles de Al 2 O 3 : n(al 2 O 3 ) = 35,5 mol

14 b) Combien de moles de Al et de O 2 seront produites par la décomposition de 35,5 moles de Al 2 O 3? quantité: moles 2Al 2 O 3(s) 4Al (s) + 3O 2(g) n p 35,5?? n p : nb de mol pendant

15 b) Combien de moles de Al et de O 2 seront produites par la décomposition de 35,5 moles de Al 2 O 3? quantité: moles 2Al 2 O 3(s) 4Al (s) + 3O 2(g) n p 35,5 71,0 53,2 Al O 2

16 c) Combien de moles de Al 2 O 3 et de O 2 seront produites si on a 125 moles de Al? quantité: moles 2Al 2 O 3(s) 4Al (s) + 3O 2(g) n p 62, ,8 Al 2 O 3 O 2

17 Ex. 2 Combien de moles de CO 2 seront produites par la combustion complète de 3,31 moles d'éthanol? (C 2 H 5 OH) quantité: moles C 2 H 5 OH + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O n p 3,31 9,93 6,62 9,93 CO 2 O 2 et H 2 O

18 Et si les données ne sont pas en moles... Il faut convertir nos données en mol (n) On obtient le nombre de mol à partir de la masse à l'aide de : n = m / M On obtient le nombre de mol à partir du nb de particules à l'aide de : n = N / NA Comment intégrer ces paramètres dans une structure fonctionnelle...

19 Le tableau stoechiomérique

20 Ex 1 : Connaissant la masse d'un réactif, calcule la masse des produits formés... Le méthanol, CH 3 OH, est utilisé comme combustible pour fondue. Sa combustion produit du CO 2 et de l'eau CH 3 OH (l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (l) Quelle sera la masse de CO 2 et H 2 O produite lors de la combustion complète de 75,3 g de CH 3 OH? Masse de CH 3 OH: m(ch 3 OH) = 75,3 g

21 Quelle sera la masse de CO 2 et H 2 O produite lors de la combustion complète de 75,3 g de CH 3 OH? quantité: moles 2CH 3 OH (l) + 3O 2(g) 2CO 2(g) + 4H 2 O (l) M(g/mol) 32,04 32,00 44,01 18,02 m (g) 75,3g 113g 103g 84,7g n p (mol) 2, , , ,

22 Quelle sera la masse de CO 2 et H 2 O produite lors de la combustion complète de 75,3 g de CH 3 OH? masse molaire 2CH 3 OH (l) + 3O 2(g) 2CO 2(g) + 4H 2 O (l) 75,3 g?? = 103 g x masse molaire = 84,7 g = 2, mol x rapport molaire = 2, mol = 4, mol

23 Il y a donc 4 étapes générales : 1. Avoir une équation équilibrée 2. Convertir en mol la quantité de la substance connue 3. Trouver le nombre de mol de la substance voulue 4. Convertir en unités voulues le nombre de mol de la substance voulue

24 Ex 2 p. 244 n o 11 Quelle masse d'hydroxyde de sodium réagira complètement avec 15,4g de (NH 4 ) 2 SO 4? (NH 4 ) 2 SO 4(s) + 2NaOH (aq) Na 2 SO 4(aq) + 2NH 3(g) + 2H 2 O (l) 15,4 g? masse molaire = 9,32 g = 0, mol x masse molaire x rapport molaire = 0, mol

25 Ex 3 p. 248 n o 19 Quelle est la masse de NaN 3 nécessaire pour produire 80,0g de N 2? 2NaN 3(s) 3N 2(g) + 2Na (s)? 80,0g = 124 g masse molaire x masse molaire = 2, mol 1, = rapport x molaire

26 réactif limitant Le réactif limitant est le réactif qui est le premier à être utilisé complètement, limitant ainsi la quantité de produit formé.

27 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n av n p : nb de mol pendant n p n ap

28 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n av n p : nb de mol pendant n p n ap 0 4???

29 L «Équation» du Big Mac: quantité: morceaux 3 MP + 2 MV 1 BM n av n p : nb de mol pendant n p n ap

30 Ex 1: L'ammoniac est un produit chimique important industriellement qui sert entres autres à la fabrication de fertilisants. L'ammoniac est produit selon l'équation suivante : N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Combien de moles de NH 3 peuvent être produites en faisant réagir 0,950 moles de N 2 avec 2,33 moles de H 2? Nombre de moles de N 2 : Nombre de moles de H 2 : n(n 2 ) = 0,950 mol n(h 2 ) = 2,33 mol

31 Combien de moles de NH 3 peuvent être produites en faisant réagir 0,950 moles de N 2 avec 2,33 moles de H 2? quantité: moles N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) n av 0,950 2,33 0 n p : nb de mol pendant n p 0,950 2,85 1,90 n ap imp

32 Combien de moles de NH 3 peuvent être produites en faisant réagir 0,950 moles de N 2 avec 2,33 moles de H 2? quantité: moles N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) n av 0,950 2,33 0 n p : nb de mol pendant n p 0,777 2,33 1,55 n ap 0,173 excès 0 limitant

33 Ex 2: L'ammoniac est un produit chimique important industriellement qui sert entres autres à la fabrication de fertilisants. L'ammoniac est produit selon l'équation suivante : N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Quelle masse de NH 3 peut être produite en faisant réagir 54,7 g de N 2 avec 29,5 g de H 2? masse de N 2 : masse de H 2 : m(n 2 ) = 54,7 g m(h 2 ) = 29,5 g

34 Quelle masse de NH 3 peut être produite en faisant réagir 54,7 g de N 2 avec 29,5 g de H 2? n p : nb de mol pendant N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) M (g/mol) 28,02 2,02 17,04 m av (g) 54,7 29,5 0 n av 1, , n p 1, , , n ap 0 8, , m ap (g) 0 limitant 17, excès 66,5

35 Quelle masse de NH 3 peut être produite en faisant réagir 54,7 g de N 2 avec 29,5 g de H 2? N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) 54,7g 29,5g? 66,5g 1, , , mol limitant 9, mol