Physique-Chimie • Seconde

Équilibrer une équation chimique
Transformations chimiques

Concepts & Exercices
\(aA + bB \rightarrow cC + dD\)
\(\text{Conservation des atomes}\)
\(\text{Coefficients stœchiométriques}\)
Principes fondamentaux
2H₂ + O₂
2H₂O
🎯
Définition : Équilibrer une équation chimique consiste à ajuster les coefficients pour respecter la conservation de la matière.
⚖️
Loi de conservation : Le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs et les produits.
🔢
Coefficients stœchiométriques : Nombres placés devant les formules chimiques pour équilibrer l'équation.
🔄
Indicateurs d'état : (s) solide, (l) liquide, (g) gaz, (aq) aqueux.
💡
Conseil : Commencer par équilibrer les éléments qui apparaissent dans une seule molécule de chaque côté
🔍
Attention : Ne jamais modifier les indices dans les formules chimiques
Astuce : Traiter les atomes de chaque élément un par un
📋
Méthode : Compter les atomes avant et après la réaction
Exercice 1
Équilibrer l'équation : H₂ + O₂ → H₂O
Exercice 2
Équilibrer l'équation : CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
Exercice 3
Équilibrer l'équation : Al + O₂ → Al₂O₃
Exercice 4
Équilibrer l'équation : Fe + Cl₂ → FeCl₃
Exercice 5
Équilibrer l'équation : N₂ + H₂ → NH₃
Exercice 6
Équilibrer l'équation : C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O
Exercice 7
Équilibrer l'équation : Mg + HCl → MgCl₂ + H₂
Exercice 8
Équilibrer l'équation : KClO₃ → KCl + O₂
Exercice 9
Équilibrer l'équation : C₂H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O
Exercice 10
Équilibrer l'équation : Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → Al(OH)₃ + CaSO₄
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Hydrogène + Oxygène → Eau
Définition :

Équation déséquilibrée : H₂ + O₂ → H₂O

Il y a 2 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène à gauche, mais 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène à droite.

Loi de conservation :

Le nombre d'atomes de chaque élément doit être le même dans les réactifs et les produits.

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : H₂ + O₂ → 2H et 2O

Produits : H₂O → 2H et 1O

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'oxygène

Il y a 2O à gauche et 1O à droite, donc on place un coefficient 2 devant H₂O

H₂ + O₂ → 2H₂O

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : H₂ + O₂ → 2H et 2O

Produits : 2H₂O → 4H et 2O

Il y a maintenant 4H à droite et 2H à gauche

Étape 4 : Équilibrer les atomes d'hydrogène

On place un coefficient 2 devant H₂

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Réponse finale :

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Contrôle : 4H et 2O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Compter les atomes de chaque élément des deux côtés

• Ajuster les coefficients pour équilibrer chaque élément

• Vérifier la conservation de la matière

2 Méthane + Oxygène → Dioxyde de carbone + Eau
Définition :

Équation déséquilibrée : CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O

Combustion complète du méthane, libérant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.

Conservation des atomes :

Carbone : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Hydrogène : 4 à gauche, 2 à droite ✗

Oxygène : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : CH₄ + O₂ → 1C, 4H, 2O

Produits : CO₂ + H₂O → 1C, 2H, 3O

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'hydrogène

Il y a 4H à gauche et 2H à droite, donc on place un coefficient 2 devant H₂O

CH₄ + O₂ → CO₂ + 2H₂O

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : CH₄ + O₂ → 1C, 4H, 2O

Produits : CO₂ + 2H₂O → 1C, 4H, 4O

Il y a maintenant 4O à droite et 2O à gauche

Étape 4 : Équilibrer les atomes d'oxygène

On place un coefficient 2 devant O₂

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Réponse finale :

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Contrôle : 1C, 4H, 4O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Commencer par les éléments qui n'apparaissent qu'une fois de chaque côté

• Équilibrer ensuite les autres éléments

• Vérifier que tous les atomes sont conservés

3 Aluminium + Oxygène → Oxyde d'aluminium
Définition :

Équation déséquilibrée : Al + O₂ → Al₂O₃

Réaction de combustion de l'aluminium dans l'oxygène.

Conservation des atomes :

Aluminium : 1 à gauche, 2 à droite ✗

Oxygène : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : Al + O₂ → 1Al, 2O

Produits : Al₂O₃ → 2Al, 3O

Étape 2 : Trouver le PPCM pour les oxygènes

PPCM(2,3) = 6, donc on veut 6O de chaque côté

On place 3 devant O₂ et 2 devant Al₂O₃

Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : Al + 3O₂ → 1Al, 6O

Produits : 2Al₂O₃ → 4Al, 6O

Il y a maintenant 4Al à droite et 1Al à gauche

Étape 4 : Équilibrer les atomes d'aluminium

On place un coefficient 4 devant Al

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Réponse finale :

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

Contrôle : 4Al, 6O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Utiliser le PPCM pour équilibrer les atomes multiples

• Ajuster les coefficients pour tous les éléments

• Vérifier la conservation de la matière

4 Fer + Dichlore → Chlorure de fer (III)
Définition :

Équation déséquilibrée : Fe + Cl₂ → FeCl₃

Réaction de synthèse du chlorure de fer (III).

Conservation des atomes :

Fer : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Chlore : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : Fe + Cl₂ → 1Fe, 2Cl

Produits : FeCl₃ → 1Fe, 3Cl

Étape 2 : Trouver le PPCM pour les chlores

PPCM(2,3) = 6, donc on veut 6Cl de chaque côté

On place 3 devant Cl₂ et 2 devant FeCl₃

Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : Fe + 3Cl₂ → 1Fe, 6Cl

Produits : 2FeCl₃ → 2Fe, 6Cl

Il y a maintenant 2Fe à droite et 1Fe à gauche

Étape 4 : Équilibrer les atomes de fer

On place un coefficient 2 devant Fe

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Réponse finale :

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Contrôle : 2Fe, 6Cl des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Trouver le PPCM des nombres d'atomes

• Ajuster les coefficients en conséquence

• Équilibrer les autres éléments

5 Diazote + Dihydrogène → Ammoniac
Définition :

Équation déséquilibrée : N₂ + H₂ → NH₃

Synthèse de l'ammoniac, réaction industrielle importante (procédé Haber-Bosch).

Conservation des atomes :

Azote : 2 à gauche, 1 à droite ✗

Hydrogène : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : N₂ + H₂ → 2N, 2H

Produits : NH₃ → 1N, 3H

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'azote

Il y a 2N à gauche et 1N à droite, donc on place un coefficient 2 devant NH₃

N₂ + H₂ → 2NH₃

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : N₂ + H₂ → 2N, 2H

Produits : 2NH₃ → 2N, 6H

Il y a maintenant 6H à droite et 2H à gauche

Étape 4 : Équilibrer les atomes d'hydrogène

On place un coefficient 3 devant H₂

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Réponse finale :

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Contrôle : 2N, 6H des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Équilibrer les atomes qui apparaissent dans une seule molécule de chaque côté

• Ajuster les coefficients progressivement

• Vérifier la conservation de la matière

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Propane + Oxygène → Dioxyde de carbone + Eau
Définition :

Équation déséquilibrée : C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O

Combustion complète du propane, un hydrocarbure gazeux.

Conservation des atomes :

Carbone : 3 à gauche, 1 à droite ✗

Hydrogène : 8 à gauche, 2 à droite ✗

Oxygène : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : C₃H₈ + O₂ → 3C, 8H, 2O

Produits : CO₂ + H₂O → 1C, 2H, 3O

Étape 2 : Équilibrer les atomes de carbone

Il y a 3C à gauche et 1C à droite, donc on place un coefficient 3 devant CO₂

C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + H₂O

Étape 3 : Équilibrer les atomes d'hydrogène

Il y a 8H à gauche et 2H à droite, donc on place un coefficient 4 devant H₂O

C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Étape 4 : Recompter les atomes d'oxygène

Réactifs : C₃H₈ + O₂ → 2O

Produits : 3CO₂ + 4H₂O → 6O + 4O = 10O

Il y a 10O à droite et 2O à gauche

Étape 5 : Équilibrer les atomes d'oxygène

On place un coefficient 5 devant O₂

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Réponse finale :

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Contrôle : 3C, 8H, 10O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Équilibrer d'abord les éléments qui n'apparaissent qu'une fois

• Équilibrer ensuite les autres éléments

• Vérifier la conservation de la matière

7 Magnésium + Acide chlorhydrique → Chlorure de magnésium + Dihydrogène
Définition :

Équation déséquilibrée : Mg + HCl → MgCl₂ + H₂

Réaction de substitution simple entre un métal et un acide.

Conservation des atomes :

Magnésium : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Hydrogène : 1 à gauche, 2 à droite ✗

Chlore : 1 à gauche, 2 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : Mg + HCl → 1Mg, 1H, 1Cl

Produits : MgCl₂ + H₂ → 1Mg, 2H, 2Cl

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'hydrogène et de chlore

Il y a 1H et 1Cl à gauche, 2H et 2Cl à droite

On place un coefficient 2 devant HCl

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : Mg + 2HCl → 1Mg, 2H, 2Cl

Produits : MgCl₂ + H₂ → 1Mg, 2H, 2Cl

Réponse finale :

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Contrôle : 1Mg, 2H, 2Cl des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Identifier les couples d'éléments à équilibrer ensemble

• Ajuster les coefficients pour équilibrer tous les atomes

• Vérifier la conservation de la matière

8 Chlorate de potassium → Chlorure de potassium + Dioxygène
Définition :

Équation déséquilibrée : KClO₃ → KCl + O₂

Décomposition thermique du chlorate de potassium, source d'oxygène.

Conservation des atomes :

Potassium : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Chlore : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Oxygène : 3 à gauche, 2 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : KClO₃ → 1K, 1Cl, 3O

Produits : KCl + O₂ → 1K, 1Cl, 2O

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'oxygène

PPCM(3,2) = 6, donc on veut 6O de chaque côté

On place 2 devant KClO₃ et 3 devant O₂

2KClO₃ → KCl + 3O₂

Étape 3 : Recompter les atomes

Réactifs : 2KClO₃ → 2K, 2Cl, 6O

Produits : KCl + 3O₂ → 1K, 1Cl, 6O

Il y a maintenant 2K et 2Cl à gauche, 1K et 1Cl à droite

Étape 4 : Équilibrer les atomes de potassium et de chlore

On place un coefficient 2 devant KCl

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Réponse finale :

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Contrôle : 2K, 2Cl, 6O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Trouver le PPCM pour les atomes multiples

• Ajuster les coefficients pour tous les éléments

• Vérifier la conservation de la matière

9 Éthane + Oxygène → Dioxyde de carbone + Eau
Définition :

Équation déséquilibrée : C₂H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O

Combustion complète de l'éthane, un hydrocarbure gazeux.

Conservation des atomes :

Carbone : 2 à gauche, 1 à droite ✗

Hydrogène : 6 à gauche, 2 à droite ✗

Oxygène : 2 à gauche, 3 à droite ✗

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : C₂H₆ + O₂ → 2C, 6H, 2O

Produits : CO₂ + H₂O → 1C, 2H, 3O

Étape 2 : Équilibrer les atomes de carbone

Il y a 2C à gauche et 1C à droite, donc on place un coefficient 2 devant CO₂

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + H₂O

Étape 3 : Équilibrer les atomes d'hydrogène

Il y a 6H à gauche et 2H à droite, donc on place un coefficient 3 devant H₂O

C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

Étape 4 : Recompter les atomes d'oxygène

Réactifs : C₂H₆ + O₂ → 2O

Produits : 2CO₂ + 3H₂O → 4O + 3O = 7O

Il y a 7O à droite et 2O à gauche

Étape 5 : Équilibrer les atomes d'oxygène

On place un coefficient 7/2 devant O₂, mais on préfère des coefficients entiers

On multiplie toute l'équation par 2

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

Réponse finale :

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

Contrôle : 4C, 12H, 14O des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Équilibrer d'abord les éléments qui n'apparaissent qu'une fois

• Si des fractions apparaissent, multiplier par le dénominateur

• Vérifier la conservation de la matière

10 Sulfate d'aluminium + Hydroxyde de calcium → Hydroxyde d'aluminium + Sulfate de calcium
Définition :

Équation déséquilibrée : Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → Al(OH)₃ + CaSO₄

Réaction de double déplacement entre deux sels.

Conservation des atomes :

Aluminium : 2 à gauche, 1 à droite ✗

Soufre : 3 à gauche, 1 à droite ✗

Calcium : 1 à gauche, 1 à droite ✓

Oxygène et Hydrogène : à vérifier

Étape 1 : Compter les atomes dans l'équation initiale

Réactifs : Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → 2Al, 3S, 1Ca, 14O, 2H

Produits : Al(OH)₃ + CaSO₄ → 1Al, 1S, 1Ca, 7O, 3H

Étape 2 : Équilibrer les atomes d'aluminium

Il y a 2Al à gauche et 1Al à droite, donc on place un coefficient 2 devant Al(OH)₃

Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + CaSO₄

Étape 3 : Équilibrer les atomes de soufre

Il y a 3S à gauche et 1S à droite, donc on place un coefficient 3 devant CaSO₄

Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄

Étape 4 : Recompter les atomes de calcium

Réactifs : Al₂(SO₄)₃ + Ca(OH)₂ → 1Ca

Produits : 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄ → 3Ca

Il y a 3Ca à droite et 1Ca à gauche

Étape 5 : Équilibrer les atomes de calcium et d'hydroxyde

On place un coefficient 3 devant Ca(OH)₂

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄

Étape 6 : Vérifier tous les atomes

Réactifs : Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ → 2Al, 3S, 3Ca, 18O, 6H

Produits : 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄ → 2Al, 3S, 3Ca, 18O, 6H

Réponse finale :

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ → 2Al(OH)₃ + 3CaSO₄

Contrôle : 2Al, 3S, 3Ca, 18O, 6H des deux côtés

Méthode d'équilibrage :

• Traiter les groupes polyatomiques comme des unités

• Équilibrer les éléments qui apparaissent dans une seule molécule de chaque côté

• Vérifier la conservation de la matière pour tous les atomes

Équilibrer une équation chimique Transformations chimiques