Les réactions chimiques. Chimie 11 chapitre 7

Transcription

1 Les réactions chimiques Chimie 11 chapitre 7

2 7.1 Définitions Une réaction chimique est un processus qui a pour conséquence la transformation de réactifs en produits. Le + signifie "réagit avec" La flèche indique le sens de la réaction Chimie 11 - chapitre 7 2

3 Les molécules diatomiques Chimie 11 - chapitre 7 3

4 7.2 Écriture des équations On peut également rajouter une lettre indiquant l'état dans lequel se trouve chaque substance : (g) = gazeux (s) = solide (l) = liquide Pour les ions en solution, on va utiliser : (aq) = aqueux NaCl(s) H 2 O Na + (aq) + Cl - (aq) Chimie 11 - chapitre 7 4

5 7.3 Loi de conservation Lavoisier ( ) : Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme Chimie 11 - chapitre 7 5

6 Lois de conservation Dans un système fermé, pendant une réaction chimique, il y a : Conservation de la masse Conservation du nombre et du types d'atomes Conservation des charges électriques Conservation de l'énergie Chimie 11 - chapitre 7 6

7 Question : lors d'une réaction chimique, quels sont les éléments qui sont conservés? les phases le nombre d'atomes le volume le nombre de moles Chimie 11 - chapitre 7 7

8 7.4 Équilibrage des réactions Dans un système fermé, on doit retrouver les mêmes masses de produits avant et après la réaction. Il faut donc équilibrer les équations chimiques en rajoutant des coefficients Chimie 11 - chapitre 7 8

9 Conseils pour équilibrer Commence par les métaux. Équilibre H et O en dernier. Commence par un élément qui n'apparaît qu'une seule fois dans les réactifs et dans les produits. Essaie d'équilibrer des groupes entiers quand c'est possible (SO 4, PO 4, etc...) Si tu obtiens une fraction, multiplie tous les coefficients par deux. Vérifie à la fin que tous tes éléments sont équilibrés Chimie 11 - chapitre 7 9

10 Exemple : équilibre les réactions suivantes H 2 S + PbCl 2 à PbS + HCl (NH 4 ) 3 PO 4 + NaOH à Na 3 PO 4 + NH 3 + H 2 O C 19 H 17 NO 3 + O 2 à CO 2 + H 2 O + N 2 Cr 2 (SO 4 ) 3 + KI + KIO 3 + H 2 O à Cr(OH) 3 + K 2 SO 4 + I 2 MoCl 3 + O 2 + AgCl à MoCl 4 + Ag 2 O Chimie 11 - chapitre 7 10

11 7.5 Les types de réactions Il y a 5 types différents de réactions : Réactions de synthèse : des éléments s'unissent pour former un produit plus complexe C(s) + O 2 (g) à CO 2 (g) Réactions de décomposition : un composé est scindé en plus petits composés 2 NO(g) à N 2 (g) + O 2 (g) Chimie 11 - chapitre 7 11

12 Réactions de déplacement simple : un atome est déplacé d'un composé vers un autre CuCl 2 (aq) + Fe(s) à FeCl 2 (aq) + Cu(s) Réactions de déplacement double : deux ions sont intervertis entre les composés acide + base à sel + eau HNO 3 + KOH à KNO 3 + H2O Réactions de combustion : une substance combustible réagit avec l'oxygène pour produire de la chaleur et des produits oxydés C 5 H 12 (l) + 8 O 2 (g) à 5 CO 2 (g) + 6 H 2 O(l) Chimie 11 - chapitre 7 12

13 7.6 La thermochimie Une réaction exothermique est une réaction qui dégage de la chaleur NaOH(s) à Na + (aq) + OH - (aq) Une réaction endothermique est une réaction qui absorbe de la chaleur KNO 3 (s) à K + (aq) + NO 3 - (aq) Chimie 11 - chapitre 7 13

14 L'enthalpie Enthalpie : énergie échangée sous forme de chaleur durant une réaction chimique. Elle est notée H. L'enthalpie est une fonction d'état : elle ne dépend que de l'état de départ et l'état d'arrivée pas des transformations subies entre ces deux états Chimie 11 - chapitre 7 14

15 La différence d'enthalpie Réaction exothermique : H<0 H 2 + Cl 2 à 2 HCl kj Réaction endothermique : H>0 2 N 2 + O kjà2 N 2 O Chimie 11 - chapitre 7 15

16 7.7 La stoechiométrie La stoechiométrie mesure la relation entre les quantités de réactants consommés et les quantités de produits résultants. 2 H 2 + O 2 à 2 H 2 O 2 molécules 1 molécule 2 molécules 20 molécules 10 molécules 20 molécules 2x6.023x10 23 molécules 1x6.023x10 23 molécules 2x6.023x10 23 molécules 2 moles 1 mole 2 moles Chimie 11 - chapitre 7 16

17 Exemple Dans la réaction N H 2 à 2 NH 3, combien de molécules de N 2 sont nécessaires pour réagir avec 15 molécules de H 2? Chimie 11 - chapitre 7 17

18 Exemple Dans la réaction N H 2 à 2 NH 3, combien de moles de NH 3 sont produites quand 18 moles de H 2 sont utilisées? Chimie 11 - chapitre 7 18

19 Les calculs stoechiométriques Chimie 11 - chapitre 7 19

20 Exemple Soit la réaction de combustion du propane : C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) à3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) Quelle masse de gaz carbonique est produite si 2,00 moles d'oxygène sont utilisées? Chimie 11 - chapitre 7 20

21 Exemple Soit la réaction de combustion du propane : C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) à3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) Quelle masse de propane est nécessaire pour produire 100,0 g d'eau? Chimie 11 - chapitre 7 21

22 Exemple Soit la réaction de combustion du propane : C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) à3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) Quelle masse d'eau est produite si 50,0 litres de dioxyde de carbone sont également produits (CNTP)? Chimie 11 - chapitre 7 22

23 Exemple Soit la réaction de combustion du propane : C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) à3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) Quel volume d'oxygène est consommé si 10,0 litres de gaz carbonique sont produits? Chimie 11 - chapitre 7 23

24 Stoechiométrie et molarité Rappel : la concentration ou molarité est le ratio du nombre de moles par le volume. Concentration= nombre de moles volume C= n V ou C V =n Chimie 11 - chapitre 7 24

25 Exemple Soit la réaction : H 3 PO KOH à K 2 HPO H 2 O Si 19,8 ml de H 3 PO 4 réagissent avec 25,0 ml de KOH de concentration 0,500 M, quelle est la concentration de H 3 PO 4? Chimie 11 - chapitre 7 25

26 Exemple Soit la réaction : H 3 PO KOH à K 2 HPO H 2 O Quel volume d'hydroxyde de potassium de molarité 0,200 M est requis pour réagir avec 125 ml d'acide phosphorique de concentration 0,250 M pour produire de l'hydrogénophosphate de potassium? Chimie 11 - chapitre 7 26

27 Deux types de calculs (1) Équation avec des quantités stoechiométriques : Les réactifs sont en suffisance et ils sont tous entièrement consommés pendant la réaction le calcul stoechiométrique peut être fait avec l'un ou l'autre des réactifs sans distinction. C'est une situation idéale mais peu réaliste Chimie 11 - chapitre 7 27

28 Deux types de calculs (2) Équation avec des quantités non stoechiométriques : L'un des réactifs est en défaut et l'autre réactif est en excès Le réactif en défaut est appelé le réactif limitant : c'est lui qui va déterminer la quantité de produit qui va être formée. Dans l'industrie, on choisit comme réactif limitant celui qui est le plus onéreux Chimie 11 - chapitre 7 28

29 Exemple Si 20,0 g de H 2 (g) réagissent avec 100,0 g d'o 2 (g) suivant la réaction : H 2 (g) + O 2 (g) à 2 H 2 O(l) Quel réactif est en excès? De combien de grammes? Chimie 11 - chapitre 7 29

30 Exemple Si 56,8 g de FeCl 2, 14,0 g de KNO3 et 40,0 g de HCl sont mélangés et réagissent suivant la réaction : 3 FeCl 2 + KNO HCl à 3 FeCl 3 + NO + 2 H 2 O + KCl Quel réactif est limitant? Chimie 11 - chapitre 7 30

31 Notion de rendement Le rendement d'une réaction est une mesure en pourcentage de son efficacité : Rendement= masse de produit obtenu masse de produit attendu Chimie 11 - chapitre 7 31

32 Exemple 15 g de CH 4 réagissent avec un excès de Cl 2 pour former un total de 29,7 g de CH 3 Cl suivant la réaction : CH 4 + Cl 2 à CH 3 Cl + HCl Quel est le rendement de cette réaction? Chimie 11 - chapitre 7 32