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Réactif limitant

Posté par
sakuratsu
29-07-15 à 11:05

Bonjour,


Pour obtenir de la menthone, on fait réagir 23,4 g de menthol (M = 156 g/mol) avec 150,0 mL de solution oxydante de concentration C = 0,80 mol/L de permanganate.

Quel est le réactif limitant ?

Je calcule la quantité de menthone.

n = 23,4 / 156
n = 0,15 mol.

Je calcule la quantité de permanganate.

n = 0,80 * 0,15
n = 0,12 mol.

Comme 0,12 < 0,15 j'en déduis que le réactif limitant est la solution oxydante.

Or, d'après la correction, il semblerait que mon raisonnement soit faux.
Il est indiqué que la menthone est le réactif limitant, sans préciser la quantité n de permanganate. En revanche, je sais qu'il a été trouvé 0,15 mol de menthone.

Ais-je donc fait une erreur au niveau du calcul de la quantité de permanganate ?



Merci,
Sakura.

Posté par
vanoise
re : Réactif limitant 29-07-15 à 12:35

Bonjour,
ton raisonnement serait correct si une mole de menthone réagissait avec une mole d'ions permanganate mais ce n'est pas le cas. La méthode consiste à écrire l'équation de la réaction chimique puis à remplir un tableau d'avancement.
Bon courage et reviens poser des questions si tu n'y arrives pas.

Posté par
Florianb
re : Réactif limitant 29-07-15 à 13:46

Bonjour

En complément de ce qu'a dit vanoise, voici les couples oxydants/réducteurs mis en jeu :

C_{10}H_{18}O/C_{10}H_{20}O

MnO_4^-/Mn^{2+}

Écris d'abord les demi-réactions associées à chacun de ces couples puis comme l'a dit vanoise, déduis-en l'équation de la réaction puis dresse un tableau d'avancement...

Florian

Posté par
sakuratsu
re : Réactif limitant 31-07-15 à 11:51

Bonjour,


C'est bon, j'ai trouvé.

D'après l'équation finale, on a Xf = 0,03 mol avec le menthol en tant que réactif limitant.


Merci,
Sakura.

Posté par
Florianb
re : Réactif limitant 31-07-15 à 13:04

Content que tu es trouvé ton erreur. Sinon, pour d'éventuelles personnes lisant ce message plus tard, voici une correction un peu détaillée :

Tout d'abord les demi-équations de chaque couple oxydant-réducteur :

C_{10}H_{18}O/C_{10}H_{20}O  :  C_{10}H_{18}O + 2H^+_{(aq)} + 2e^- = C_{10}H_{20}O

MnO_4^-/Mn^{2+}  :  MnO_4^-_{(aq)} + 5e^- + 8H^+_{(aq)} = Mn^{2+}_{(aq)} + 4H_2O

L'équation de la réaction entre le menthol et la solution concentrée de permanganate de potassium est alors :

5C_{10}H_{20}O + 2MnO_4^-_{(aq)} + 16H^+_{(aq)} = 5C_{10}H_{18}O + 10H^+ + 2Mn^{2+}_{(aq)} + 8H_2O

Soit au final :

\boxed{5C_{10}H_{20}O + 2MnO_4^-_{(aq)} + 6H^+_{(aq)} = 5C_{10}H_{18}O + 2Mn^{2+}_{(aq)} + 8H_2O}

Les quantités initiales de menthol et de permanganate sont respectivement notées n_{O}(C_{10}H_{20}O)} et n_O(MnO_4^-).

On a alors :

n_{0}(C_{10}H_{20}O)} = 0,15 mol
n_0(MnO_4^-) = 0,12 mol

Pour calculer l'avancement maximal de la réaction on s'aide d'un tableau d'avancement. On se propose de noter x_f l'avancement maximale de la réaction. Alors, si le menthol est le réactif limitant on aurait (on note x_{f1} l'avancement maximal dans ce cas) :

n_{0}(C_{10}H_{20}O) - 5x_{f1} = 0 \iff x_{f1} = \dfrac{n_{0}(C_{10}H_{20}O)}{5} = 0,03 mol

Si c'était le permanganate qui était réactif limitant alors on aurait (on note x_{f2} l'avancement maximal dans ce cas) :

n_O(MnO_4^-) - 2x_{f2} = 0 \iff x_{f2} = \dfrac{n_O(MnO_4^-)}{2} = 0,06 mol

Au final, x_f est égale à la plus petite des valeurs entre x_{f1} et x_{f2} et on a donc :

\boxed{x_f = 0,03 mol}

Donc le menthol est bien le réactif limitant dans cette réaction.

Posté par
sakuratsu
re : Réactif limitant 31-07-15 à 13:56

Merci !

Posté par
Florianb
re : Réactif limitant 31-07-15 à 14:02

De rien

A une prochaine fois sur l'île.

Florian



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