Définition : Relations quantitatives entre réactifs et produits dans une réaction chimique
Loi de conservation : La matière n'est ni créée ni détruite
Coefficients stœchiométriques : Rapports molaires entre les espèces
Équilibrage d'une équation chimique : Ajuster les coefficients pour respecter la conservation des atomes.
Avant la réaction : 2 atomes H, 2 atomes O
Après la réaction : 2 atomes H, 1 atome O
Il faut multiplier H₂O par 2 pour avoir 2 atomes O
Alors H₂ devient 2H₂ pour avoir 4 atomes H
H₂ + O₂ → H₂O
Avant : 2 atomes H, 2 atomes O
Après : 2 atomes H, 1 atome O
Les atomes d'oxygène ne sont pas équilibrés
Multiplier H₂O par 2 : H₂ + O₂ → 2H₂O
Après : 4 atomes H, 2 atomes O
Multiplier H₂ par 2 : 2H₂ + O₂ → 2H₂O
Avant : 4 atomes H, 2 atomes O
Après : 4 atomes H, 2 atomes O
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Avant : 4H, 2O | Après : 4H, 2O ✓
L'équation équilibrée est : 2H₂ + O₂ → 2H₂O
• Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique avant et après la réaction
• Modification des coefficients : On ajuste les coefficients stœchiométriques
• Vérification : Toujours compter les atomes de chaque élément des deux côtés
Réactif limitant : Celui qui est entièrement consommé en premier, limitant la quantité de produits formés.
\(\frac{n_{H_2}}{2} = \frac{4}{2} = 2\)
\(\frac{n_{O_2}}{1} = \frac{2}{1} = 2\)
Les rapports sont égaux, donc aucun réactif n'est limitant
2H₂ + O₂ → 2H₂O
n(H₂)i = 4 mol
n(O₂)i = 2 mol
Pour H₂ : n(H₂)i/2 = 4/2 = 2
Pour O₂ : n(O₂)i/1 = 2/1 = 2
Les deux rapports sont égaux (2 = 2)
Les réactifs sont en proportions stœchiométriques, donc aucun n'est limitant
Les réactifs sont en proportions stœchiométriques, donc aucun n'est limitant.
• Rapport stœchiométrique : ni/coefficient pour chaque réactif
• Réactif limitant : Celui qui a le plus petit rapport
• Proportions stœchiométriques : Quand tous les rapports sont égaux
Avancement de la réaction : Mesure la progression de la réaction chimique (en mol).
2H₂ + O₂ → 2H₂O
Puisque les réactifs sont en proportions stœchiométriques :
Si H₂ est entièrement consommé : 4 - 2x = 0 → x = 2 mol
Si O₂ est entièrement consommé : 2 - x = 0 → x = 2 mol
Donc xmax = 2 mol
2H₂ + O₂ → 2H₂O
n(H₂)i = 4 mol
n(O₂)i = 2 mol
n(H₂O)i = 0 mol
État initial : n(H₂) = 4, n(O₂) = 2, n(H₂O) = 0
État intermédiaire : n(H₂) = 4 - 2x, n(O₂) = 2 - x, n(H₂O) = 0 + 2x
Puisque les réactifs sont en proportions stœchiométriques, xmax = 2 mol
n(H₂O)f = 2xmax = 2 × 2 = 4 mol
La quantité d'eau formée est de 4 mol.
• Tableau d'avancement : Suivre l'évolution des quantités en fonction de x
• Quantité finale d'un produit : nf = ni + coefficient × x
• Calcul de l'avancement maximal : xmax = min(ni/coefficient)
Équilibrage d'une réaction de combustion : Ajuster les coefficients pour respecter la conservation des atomes.
Avant : 1C, 4H, 2O (dans O₂)
Après : 1C, 2H, 3O
Il faut équilibrer les atomes H et O
CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O
Avant : 1 atome C, 4 atomes H, 2 atomes O
Après : 1 atome C, 2 atomes H, 3 atomes O
Les atomes H et O ne sont pas équilibrés
Multiplier H₂O par 2 : CH₄ + O₂ → CO₂ + 2H₂O
Après : 1C, 4H, 4O
Après : 4 atomes O, donc O₂ devient 2O₂
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Avant : 1C, 4H, 4O | Après : 1C, 4H, 4O ✓
L'équation équilibrée est : CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
• Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique avant et après la réaction
• Commencer par les atomes uniques : Équilibrer d'abord C, puis H, enfin O
• Vérification : Toujours compter les atomes de chaque élément des deux côtés
Calcul des produits formés : Dépend du réactif limitant et de l'avancement maximal.
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Pour CH₄ : 1/1 = 1
Pour O₂ : 3/2 = 1,5
CH₄ est le réactif limitant (rapport le plus petit)
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
n(CH₄)i = 1 mol
n(O₂)i = 3 mol
Pour CH₄ : n(CH₄)i/1 = 1/1 = 1
Pour O₂ : n(O₂)i/2 = 3/2 = 1,5
CH₄ a le plus petit rapport (1 < 1,5)
Donc CH₄ est le réactif limitant
Quand CH₄ est entièrement consommé : 1 - x = 0
Donc xmax = 1 mol
n(CO₂)f = 0 + 1 × xmax = 0 + 1 × 1 = 1 mol
On obtient 1 mol de CO₂.
• Rapport stœchiométrique : ni/coefficient pour chaque réactif
• Réactif limitant : Celui qui a le plus petit rapport
• Quantité de produit formé : nf = ni + coefficient × xmax
Équilibrage d'une réaction d'oxydation : Ajuster les coefficients pour respecter la conservation des atomes.
Avant : 1Fe, 2O
Après : 2Fe, 3O
Il faut équilibrer les atomes Fe et O
Fe + O₂ → Fe₂O₃
Avant : 1 atome Fe, 2 atomes O
Après : 2 atomes Fe, 3 atomes O
Les atomes Fe et O ne sont pas équilibrés
Multiplier Fe par 4 : 4Fe + O₂ → 2Fe₂O₃
Après : 4Fe, 6O
Après : 6 atomes O, donc O₂ devient 3O₂
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
Avant : 4Fe, 6O | Après : 4Fe, 6O ✓
L'équation équilibrée est : 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
• Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique avant et après la réaction
• Méthode du tâtonnement : Ajuster progressivement les coefficients
• Vérification : Toujours compter les atomes de chaque élément des deux côtés
Calcul des produits formés : Dépend du réactif limitant et de l'avancement maximal.
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
Pour Fe : 6/4 = 1,5
Pour O₂ : 3/3 = 1
O₂ est le réactif limitant (rapport le plus petit)
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
n(Fe)i = 6 mol
n(O₂)i = 3 mol
Pour Fe : n(Fe)i/4 = 6/4 = 1,5
Pour O₂ : n(O₂)i/3 = 3/3 = 1
O₂ a le plus petit rapport (1 < 1,5)
Donc O₂ est le réactif limitant
Quand O₂ est entièrement consommé : 3 - 3x = 0
Donc 3x = 3, soit xmax = 1 mol
n(Fe₂O₃)f = 0 + 2 × xmax = 0 + 2 × 1 = 2 mol
On forme 2 mol de Fe₂O₃.
• Rapport stœchiométrique : ni/coefficient pour chaque réactif
• Réactif limitant : Celui qui a le plus petit rapport
• Quantité de produit formé : nf = ni + coefficient × xmax
Avancement maximal : Valeur maximale de x quand le réactif limitant est entièrement consommé.
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
Pour N₂ : 2/1 = 2
Pour H₂ : 5/3 = 1,67
H₂ est le réactif limitant, donc xmax = 5/3 = 1,67 mol
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
n(N₂)i = 2 mol
n(H₂)i = 5 mol
Pour N₂ : n(N₂)i/1 = 2/1 = 2
Pour H₂ : n(H₂)i/3 = 5/3 = 1,67
H₂ a le plus petit rapport (1,67 < 2)
Donc H₂ est le réactif limitant
Quand H₂ est entièrement consommé : 5 - 3x = 0
Donc 3x = 5, soit xmax = 5/3 = 1,67 mol
Avec x = 1,67 mol : n(N₂)f = 2 - 1,67 = 0,33 mol (reste)
n(H₂)f = 5 - 3×1,67 = 0 mol (entièrement consommé)
L'avancement maximal est de 1,67 mol.
• Rapport stœchiométrique : ni/coefficient pour chaque réactif
• Réactif limitant : Celui qui a le plus petit rapport
• Avancement maximal : xmax = min(ni/coefficient)
Équilibrage d'une réaction d'oxydation : Ajuster les coefficients pour respecter la conservation des atomes.
Avant : 1Al, 2O
Après : 2Al, 3O
Il faut équilibrer les atomes Al et O
Al + O₂ → Al₂O₃
Avant : 1 atome Al, 2 atomes O
Après : 2 atomes Al, 3 atomes O
Les atomes Al et O ne sont pas équilibrés
Multiplier Al par 4 : 4Al + O₂ → 2Al₂O₃
Après : 4Al, 6O
Après : 6 atomes O, donc O₂ devient 3O₂
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
Avant : 4Al, 6O | Après : 4Al, 6O ✓
L'équation équilibrée est : 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
• Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique avant et après la réaction
• Méthode du tâtonnement : Ajuster progressivement les coefficients
• Vérification : Toujours compter les atomes de chaque élément des deux côtés
Calcul des réactifs restants : Dépend du réactif limitant et de l'avancement maximal.
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
Pour Al : 4/4 = 1
Pour O₂ : 3/3 = 1
Les réactifs sont en proportions stœchiométriques
4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃
n(Al)i = 4 mol
n(O₂)i = 3 mol
Pour Al : n(Al)i/4 = 4/4 = 1
Pour O₂ : n(O₂)i/3 = 3/3 = 1
Les deux rapports sont égaux (1 = 1)
Les réactifs sont en proportions stœchiométriques
Quand Al est entièrement consommé : 4 - 4x = 0
Donc xmax = 1 mol
n(Al)f = 4 - 4 × xmax = 4 - 4 × 1 = 0 mol
Il ne reste aucune mole d'Al à la fin (0 mol).
• Rapport stœchiométrique : ni/coefficient pour chaque réactif
• Proportions stœchiométriques : Quand tous les rapports sont égaux
• Quantité finale d'un réactif : nf = ni - coefficient × xmax
