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Niveau troisième
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Créer une équation bilan

Posté par
nikita1000
17-04-16 à 12:09

Bonjour

Je suis en train de réviser pour un concours, c'est censé être le programme de troisième et j'ai une question de ce type :
"L'action de l'acide chlorhydrique sur l'aluminium produit un dégagement de dihydrogène.
1. Ecrire l'équation-bilan de l'action des ions hydrogène sur l'aluminium"

honnêtement je suis paumé équilibrer une équation bilan ça va nickel mais alors là ... tel quel j'aurais écrit ça :
H+Cl- + Al3+ --> H+

Je sais que ce n'est pas ça ça doit être équilibré mais je n'arrive pas à comprendre comment on "créé" une équation bilan

la solution donnée c'est ça : Al + 3H3O+ +3Cl- ---> Al3+ + 3Cl- +1,5 H2.

Pourquoi à gauche :
- c'est Al et pas Al3+ ??
- pourquoi on a pas la formule de l'acide chlorydrique (H+Cl-) ??
etc ...

enfin bref c'est pas logique à mes yeux ... jai beau farfouiller partout sur le net je ne trouve pas de cours expliquant comment on fabrique une équation bilan ...

voilà en bref heeelp

merci

Posté par
Achdeuzo
re : Créer une équation bilan 18-04-16 à 12:19

Salut

T'es sure que c'est du niveau troisième ça ??

Enfin bref^^
Pour moi, c'est clairement une réaction d'oxydoréduction faisant intervenir les couples Al3+/Al et H+/H2.

Les équations des couples sont les suivantes :
- 2 H+ + 2 e- H2
- Al3+ + 3 e- Al

La réaction fait donc forcément intervenir l'aluminium solide Al
C'est lui qui fournit les électrons nécessaires à la réduction des ions H+.

En partant du principe qu'aucun électron n'existe sous forme libre, on obtient :
6 H+ + 2 Al 3 H2 + 2 Al3+ (si tu comprends pas cette étape, dis le moi )

Soit : 3 H+ + Al 1,5 H2 + Al3+

Dans l'équation de la correction, il est inutile de mettre les ions Cl-, qui sont seulement spectateurs... (d'ailleurs on peut clairement les simplifier)
Par ailleurs, le fait d'écrire H3O+ au lieu d'H+ est tout à fait juste (en réalité, les protons aussi n'existent pas sous forme libre !), mais dans ce cas il aurait fallu équilibrer avec trois molécules d'eau à droite...

Voilà^^ si tu as des questions hésite pas

Posté par
nikita1000
re : Créer une équation bilan 18-04-16 à 13:15

Bonjour et merci pour la réponse

Franchement plus je révise les annales et plus je me dis que leur niveau troisième c'est pas le même que celui de l'éducation nationale enfin bref !

Donc pour la gauche  :
- Al et pas Al3+ parce que c'est de l'aluminium solide c'est bien ça ?
- Comment tu sais que les electrons Cl- sont spectateurs ? ça veut dire qu'ils se contenteront de passer de gauche à droite sans transformation donc autant ne pas les mettre ?

Pour la droite :
- pourquoi H2 et pas H+ ?
- donc on met Al3+ car il n'est pas solide ?

Je ne connais pas du tout cette notion de forme libre ? ça à un autre nom ça fait partie de quelle "chapitre" ?

donc là j'ai H+ + Al --->  H2 + Al3+

Bon je me rends compte que je ne sais même pas pourquoi on écrit les chiffres des atomes en haut ou en bas donc au final je comprends pas pourquoi  tu rajoutes les chiffres 6 / 2 / 3 / 2 à 6 H+ + 2 Al  ---> 3 H2 + 2 Al3+

Bon je commence à comprendre déjà ouf merci

Posté par
Achdeuzo
re : Créer une équation bilan 18-04-16 à 14:22

"Al et pas Al3+ parce que c'est de l'aluminium solide c'est bien ça ?"

Non pas vraiment

Tu veux obtenir du dihydrogène à partir des ions H+, d'accord ?
Donc il faut que la première réaction (2H+ + 2 e- H2) aille dans le sens de gauche à droite.

Mais cette réaction ne peut pas se faire toute seule (elle a besoin d'électrons !).
Donc il faut qu'une autre réaction, libérant des électrons cette fois-ci, se fasse en même temps.
Autrement dit, la deuxième réaction (Al3+ + 3 e- Al) doit se faire dans le sens de droite à gauche.

On a donc besoin de Al, et pas Al3+ !
C'est mieux ?

"Comment tu sais que les electrons Cl- sont spectateurs ? ça veut dire qu'ils se contenteront de passer de gauche à droite sans transformation donc autant ne pas les mettre ?"

Bah en fait, avant que la réaction d'oxydoréduction se produise, le chlorure d'hydrogène HCl se dissocie entièrement en ions H+ et en ions Cl- (c'est un acide fort dans l'eau).
Ensuite, les ions H+ (qui en réalité sont liés à des molécules d'eau, mais ça c'est pas important) réagissent avec l'aluminium Al pour former le dihydrogène^^

Donc finalement il y'a deux réactions :
- d'abord la dissociation de HCl, pour donner des ions H+ (et Cl-)
- ensuite la réduction des ions H+ pour former H2 (qui ne peut se faire que si l'aluminium Al est oxydé et libère des électrons, devenant ainsi Al3+)

"Pour la droite :
- pourquoi H2 et pas H+ ?
- donc on met Al3+ car il n'est pas solide ?"


Normalement, si t'as compris ce que j'ai écris en haut, ça devrait être bon

"Je ne connais pas du tout cette notion de forme libre ? ça à un autre nom ça fait partie de quelle "chapitre" ?"

Forme libre, ça veut tout simplement dire que l'électron est tout seul^^ (pareil pour le proton).
Dans une réaction d'oxydo-réduction, une molécule perd un ou plusieurs électrons (ici, c'est l'aluminium), mais ces électrons sont captés par une autre molécule (ici, les ions H+).
Donc ils ne sont jamais "libres" : ils ne font que passer d'une molécule à une autre quoi^^

"donc là j'ai H+ + Al --->  H2 + Al3+"

Heu... pas vraiment
Qualitativement oui, mais quantitativement non.
Je m'explique : dans une réaction chimique (peu importe laquelle), il y'a toujours conservation de la matière et de la charge.

Dans ce que t'as écris, y'a un atome d'hydrogène à gauche et deux à droite...
Pour ce qui est des charges, il y'a une charge positive à gauche, et trois charges positives à droite.
Donc doublement faux !

La bonne équation est celle-ci : 3 H+ + Al 1,5 H2 + Al3+.
Tu peux vérifier : on a bien 3 atomes d'hydrogène, un atome d'aluminium, et trois charges positives de chaque côté

"Bon je me rends compte que je ne sais même pas pourquoi on écrit les chiffres des atomes en haut ou en bas"

Comment ça ?^^

"donc au final je comprends pas pourquoi  tu rajoutes les chiffres 6 / 2 / 3 / 2 à 6 H+ + 2 Al  ---> 3 H2 + 2 Al3+"

Alors il y'a deux réactions qui se produisent simultanément :
- 2 H+ + 2 e-   H2
- Al Al3+ + 3 e-

Tu veux aboutir à une seule équation, qui modélise ce qui se passe globalement.
Tu sais qu'au final, il n'y a ni consommation, ni libération d'électrons (juste un transfert de Al à H+)

Il faut alors réécrire ces équations, pour que le nombre d'électrons impliqués soit le même :
- 6 H+ + 6 e- 3 H2 (on multiplie par 3)
-  2 Al 2 Al3+ + 6 e- (on multiplie par 2)

Il te reste plus qu'à faire la "somme" des deux

T'obtiens : 6 H+ + 6 e- + 2 Al 3 H2 + 2 Al3+ + 6 e-

Soit : 6 H+ + 2 Al 3 H2 + 2 Al3+.

Et tu peux encore diviser tout par deux, pour obtenir la fameuse équation finale : 3 H+ + Al 1,5 H2 + Al3+

C'est mieux ?^^

Posté par
nikita1000
re : Créer une équation bilan 18-04-16 à 18:25

hooo merci pour cette réponse plus que complète je vois la lumière je crois enfin !!

Je ne comprends juste pas ce calcul : 2H+ + 2 e- ----> H2
- Le 1er 2 est là pour équilibrer les H ? (dis oui dis oui dis oui )
- mais pourquoi on doit ajouter 2 e- ? H a perdu un electron il suffit de lui en rendre un est on récupère H2 non ? on est bien d'accord 2H c'est pareils que H2

Donc pour qu'un atome gagne ou perde des électrons il faut que l'opération inverse se passe sur un autre atome ? d'ou l'ordre pour mettre Al & Al3+

Pour le HCl je pense avoir compris mais :
- cela n'aurait pas été faux de le laisser ? c'est juste qu'on alourdit l'équation ?
- ce genre de chose on est censé le savoir par cœur en fait ? ou c'est le cas de toutes les molécules elles se dissocient avant la réaction ?

Posté par
Achdeuzo
re : Créer une équation bilan 18-04-16 à 21:38

Derien

"Je ne comprends juste pas ce calcul : 2H+ + 2 e- ----> H2
- Le 1er 2 est là pour équilibrer les H ? (dis oui dis oui dis oui )"


Oui !

"- mais pourquoi on doit ajouter 2 e- ? H a perdu un electron il suffit de lui en rendre un est on récupère H2 non ? on est bien d'accord 2H c'est pareils que H2"

Attention, si on rend un électron à H+, on obtient H et pas H2 !

Voilà ce qui est vrai :
- H+ est un atome d'hydrogène ayant perdu un électron
- il y'a autant d'électrons dans deux atomes d'hydrogène que dans une molécule de dihydrogène (donc comme tu dis, 2H et H2, c'est "pareil")

Mais comme tu as deux ions H+, il faut ajouter deux électrons pour obtenir autant d'électrons que dans une molécule de dihydrogène H2.

Plus simplement : une fois que les éléments sont équilibrés, il suffit d'équilibrer les charges.
Là tu as deux charges positives à gauche, contre une charge nulle à droite.
Pour compenser, tu dois ajouter deux charges négatives à droite, donc deux électrons !

"Donc pour qu'un atome gagne ou perde des électrons il faut que l'opération inverse se passe sur un autre atome ? d'ou l'ordre pour mettre Al & Al3+"

Tout à fait

Mais ce ne sont pas forcément des atomes, ça peut très bien être des molécules^^

Le fait de perdre des électrons, c'est ce qu'on appelle l'oxydation.
Le fait de gagner des électrons, c'est ce qu'on appelle la réduction.
Les deux doivent se faire en même temps, c'est pour ça qu'on parle d'oxydoréduction !

Ici la réduction concerne les ions H+, et l'oxydation concerne l'aluminium Al.

"Pour le HCl je pense avoir compris mais :
- cela n'aurait pas été faux de le laisser ? c'est juste qu'on alourdit l'équation ?"


Une équation chimique nous informe de ce qu'il y'a :
- avant la réaction
- après la réaction

Si tu as du chlore avant et après, alors tu as tout à fait le droit de le mettre !
Mais c'est inutile, puisque tu sais qu'il ne réagit pas, donc aucun intérêt...
En plus, comme tu dis, ça alourdit l'équation...

Je tiens juste à préciser quelque chose : c'est pas parce qu'une espèce est présente avant et après la réaction qu'elle n'a pas réagi !
Elle peut très bien avoir été consommée, puis reformée ensuite

Ici ce n'est pas le cas, donc c'était juste une petite remarque

"- ce genre de chose on est censé le savoir par cœur en fait ? ou c'est le cas de toutes les molécules elles se dissocient avant la réaction ?"

Je ne peux pas vraiment te répondre...
Ca dépend de ton niveau et du type de concours que tu prépares, mais je pense que c'est bien de le garder dans un coin de ta tête

L'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique etc... sont des acides forts : dans l'eau ils se dissocient totalement^^

Et non, toutes les molécules ne se dissocient pas avant la réaction, certaines se dissocient même partiellement (c'est le cas des acides faibles)

Posté par
nikita1000
re : Créer une équation bilan 19-04-16 à 12:10

C'est bon j'ai tout compris et pourtant je partais de loin

merci pour ta patience et tes explications super complètes !!

ps : c'est le concours pour la police scientifique en fait (je le passe vendredi) théoriquement c'est vraiment le niveau troisième mais il y a des questions comme ça sortie de nul part qui apparaisse sur les anales plusieurs fois ... au milieu de question du genre "dites c'est une molécule ou un atome" ça fait un peu bizarre

Posté par
Achdeuzo
re : Créer une équation bilan 19-04-16 à 12:30

Je t'en prie^^

Oui ce genre de questions c'est clairement pour faire de la sélection lool

C'est en s'entraînant sur celles-là que tu prendras le dessus sur les autres

Bah écoute, merde pour ton concours hein
Si t'as d'autres questions avant vendredi hésite pas !
(si c'est un autre exo, je crois que tu dois faire un autre topic par contre^^)



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