CHAPITRE 7 LES RÉACTIONS CHIMIQUES ET LA STOECHIOMÉTRIE

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1 CHAPITRE 7 LES RÉACTIONS CHIMIQUES ET LA STOECHIOMÉTRIE 7.1 La stoechiométrie 7.2 Les réactifs limitants et les réactifs en excès 7.3 Les rendements des réactions

2 7.1 La stoechiométrie C est quoi?

3 7.1 La stoechiométrie C est la relation entre les particules (molécules ou atomes). Les coefficients devant les composés moléculaires indiquent combien d atomes et/ou de molécules participent à la réaction. Ex. N 2 + 3H 2 2NH 3 1 molécule + 3 molécules 2 molécules de N 2 de 3H 2 de NH 3

4 Les rapports entre les particules On peut aussi l exprimer selon un rapport : 1 mol de N 2 : 3 mol de H 2 : 2 mol de NH 3 3 mol de N 2 : 9 mol de H 2 : 6 mol de NH 3

5 Les rapports entre les particules On peut multiplier par n importe quel chiffre pour garder le même rapport Ex. Si on veut 20 mol de NH 3 x 1mol de N 2 =10 mol de N 2 2 mol de NH 3 Donc, les rapports sont : 10 mol de N 2 : 30 mol de H 2 : 20 mol de NH 3

6 Les rapports molaires dans les équations chimiques Les rapports molaires peuvent être écrits en moles ou en particules 1 mol de N 2 : 3 mol de H 2 : 2 mol de NH 3 1 molécule de N 2 : 3 molécules de H 2 : 2 molécules de NH 3 Rappel : N = n x N A En multipliant chaque rapport (1: 3 : 2) par la constante d Avogadro, N A, on obtient : 1 mol x N A molécules de N 2 : 3 mol x N A molécules de H 2 : 2 mol x N A molécules de NH 3

7 Les différents rapports entre les réactifs Il est important de connaître les quantités relatives des réactifs. En variant les rapports molaires entre les réactifs, on obtient des produits différents. Ex. C + O 2 CO 2 et 2C + O 2 2CO

8 Les rapports de masse dans les équations chimiques Les coefficients d une équation chimique équilibrée représentent aussi bien des moles que des particules. On peut se servir des rapports molaires des réactifs et des produits pour déterminer les rapports.

9 Exemple - Les renseignements contenus dans une équation chimique équilibrée

10 Les calculs stœchiométriques des masses Lorsque tu connais les quantités d une substance dans une réaction chimique (# particules, moles, en masse), tu peux calculer la quantité de n importe quelle autre substance de la réaction (en particules, en moles, en masse) à l aide des renseignements contenues dans l équation chimique équilibré. La stœchiométrie : - l étude des quantités relatives des réactifs et des produits dans une réaction chimique.

11 La stoechiométrie Ex. Si on a 1,06 x 10 3 g de CO 2, combien de LiOH est nécessaire pour compléter la réaction. CO 2 (g) + 2LiOH (g) Li 2 CO 3 (s) + H 2 O (g) Rapport molaire CO 2 : LiOH : Li 2 CO 3 : H 2 O 1 : 2 : 1 : 1 Masse molaire 44 g/mol 24 g/mol

12 La stoechiométrie n = m/m = 1,06 x 10 3 g / 44 g/mol = 22,72 mol de CO 2 CO 2 : LiOH 1 : 2 22,72 : x Donc, X = 22,72 mol x 2 = 45,44 mol de LiOH Pour la masse, on convertit 45,44 mol de LiOH en g, m = n x M = 45,44 x 24 g/mol = 1,09 x 10 3 g LiOH

13 Exercice de pratique en classe p.298, #5 à 7 p.300, #11 à 15 P.304, #21 à 24

14 Des stratégies pour résoudre des problèmes stœchiométriques 1. Écris l équation chimique équilibré de la réaction 2. Si tu connais la masse ou le # de particules d une substance, convertis les en # de moles 3. Calcule le # de moles de la substance requise d après le rapport molaire de l équation chimique équilibré. 4. Convertis le # de moles de la substance requise en masse ou en # de particules selon la question

15 7.2 Les réactifs limitants/en excès Exemple

16 7.2 Les réactifs limitants/en excès Lorsqu une réaction est complète, il ne reste aucune quantité de réactifs. Dans la pratique, des quantités de réactifs sont souvent en trop. Ça arrive couramment qu on se retrouve avec un ou plusieurs réactifs en excès.

17 La détermination du réactif limitant Le réactif qui est entièrement utilisé au cours d une réaction est le réactif limitant. Le réactif qui reste est le réactif en excès.

18 La détermination du réactif limitant Ex. Li 3 N (s) + 3H 2 O (l) NH 3 (g) + 3LiOH (aq) 4,87 g 5,80 g Quel est le réactif limitant?

19 La détermination du réactif limitant Rapport molaire Li 3 N (s) : H 2 O (l) 1 : 3 Masse molaire 35 g/mol : 18,02 g/mol n = m/m = 4,87/35 5,80/18,02 0,14 mol 0,32 mol Rapport = 0,14 x 3 = 0,42 mol H 2 O Donc H 2 O est le réactif limitant.

20 Utiliser le réactifs limitant pour trouver la quantité de produits Voici les étapes: Écris une équation chimique équilibré Détermine le réactif limitant et exprime le sous la forme de moles Calcule la quantité de la substance requise d après la quantité du réactif limitant Convertis la quantité de la substance requise en masse ou en particules, selon la question

21 Exemple

22 Exemple Étape 1 Écris une équation chimique équilibré 1 g 2,60 x molécules Étape 2 - Détermine le réactif limitant et exprime le sous la forme de moles

23 Exemple

24 Exemple Étape 3 et 4 La masse du décaoxyde de phosphore (IV) est 2,29 g.

25 Exercice de pratique en classe p.309, #31 à 34 P.311, #40 à 45

26 7.3 Le rendement des réactions Quand on parle de rendement dans une réaction, il faut indiquer si c est le rendement théorique ou le rendement réel Le rendement théorique: - C est la quantité de produit prédite à l aide de la stœchiométrie Mais il ne correspond pas toujours à la quantité de produit réellement obtenue Le rendement réel: - C est la quantité produite obtenue de façon expérimentale

27 Pourquoi le rendement réel est différent du rendement théorique Des techniques plus ou moins imparfaites pour recueillir les produits Une réaction concurrente (une réaction qui se déroule en même temps que la réaction principale) L impureté des réactifs

28 Le calcul du % de rendement % de rendement = Rendement réel x 100% Rendement théorique

29 Le calcul du % de rendement Énoncé du problème

30 Le calcul du % de rendement Donnée Application de la démarche

31 Le calcul du % de rendement Énoncé du problème

32 Le calcul du % de rendement Données

33 Le calcul du % de rendement Application de la démarche

34 Les applications du % de rendement Le % de rendement est important dans le domaine de la chimie industrielle et dans le domaine de la pharmacie Pourquoi? Au niveau laboratoire, un % de rendement faible n est pas important mais à l échelle industriel, peu de produits peut représenter un énorme coût Les ingénieurs chimiques qui travaillent avec des milliers de kilogrammes de réactifs veulent maximiser le rendement des réactions

35 Exercice de pratique en classe p.319, #51 à 54