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suivi d'une réaction chimique 3

Posté par Profil etudiantilois 01-01-16 à 18:25

Bonsoir,

Je bloque sur cet exercice :

Le cuivre fut l'un des premiers métaux élaboré à partir de son minerai, vraisemblablement dès le VIème millénaire avant J.-C., au Moyen-Orient. Le minerai, contenant de l'oxyde de cuivre CuO (s), était chauffé en présence de charbon de bois, essentiellement du carbone C (s)/ L'équation chimique associée à la transformation est la suivante :

2 CuO (s) + C (s) => 2 Cu (s) + CO2 (g)

1. Dresser un tableau récapitulatif de la transformation en utilisant l'avancement chimique.


                                                       2 CuO             +         C              =>  2 Cu        +  CO2
État initial                    |          n(CuO)i          |        n(C)i         |           0           |        0
État intermédiaire  | n(CuO)-2xmax   |n(C)-xmax     | 2 xmax       |     xmax
État final                       |          n(CuO)f          |       n(C)f          |  n(Cu)f ??   |    n(CO2)f ??

2. a. Calculer les quantités de matière initiales minimales de réactifs pour obtenir 12 moles de cuire Cu (s).

Je ne vois pas comment m'y prendre.

b. En déduire les masses minimales de réactifs à utiliser.

Faisable si on a la réponse précédente.

3. En considérant les quantités de matière minimales de réactifs, réaliser un bilan de matière pour x=2,00 mol et à l'état final.

Je ne comprends pas cette question.

4. Calculer la masse de cuivre formée à l'état final.

Cette question dépend-elle de la question 3 ?

_______

Merci.

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 01-01-16 à 20:09

Re,

N'abuse pas trop des couleurs, ça pique les yeux quand on regarde ton topic .

2 CuO (s) + C (s) => 2 Cu (s) + CO2 (g)

1. Attention !
L'avancement intermédiaire est x et non xmax qui est l'avancement maximal.

2 CuO + C => 2 Cu + CO2
État initial | n(CuO)i | n(C)i | 0 | 0
État intermédiaire | n(CuO)i -2x |n(C)i-x | 2 x | x
État final | n(CuO)i - 2xmax | n(C)i - xmax | 2xmax | xmax

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 01-01-16 à 20:15

2. a.

nf(Cu) = 12 mol = 2xmax d'après ton tableau d'avancement

donc xmax = 12/2 = 6,0 mol

à partir de là, tu peux déterminer les quantités de matière à partir de ton tableau d'avancement :

à l'état maximal :
n(CuO)i - 2xmax = 0 <=> ni(CuO) = 2xmax = 12 mol
n(C)i - xmax = 0 <=> n(C)i = xmax = 6,0 mol
n(CO2)f = xmax = 6,0 mol

2. b. A faire

3. Je suis d'accord, elle est mal formulée. De ce que je comprends, c'est qu'on repart des quantités initiales en réactifs calculées en 2.a et on considère un avancement final x = 2,0 mol

Pour rappel :
n(CuO)i - 2xmax = 0 <=> ni(CuO) = 2xmax = 12 mol
n(C)i - xmax = 0 <=> n(C)i = xmax = 6,0 mol

Utiliser ton tableau d'avancement.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 01-01-16 à 21:38

Merci. Que signifie "à l'état maximal" et "à l'état minimal" ?

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 01-01-16 à 21:58

3. On a le tableau d'avancement :

                                                  2 CuO                      +     C                  =>       2 Cu + CO2
État initial                       | n(CuO)i                     | n(C)i                |            0       |       0
État intermédiaire     | n(CuO)i -2x            | n(C)i-x            |         2 x      |        x
État final                          | n(CuO)i - 2xmax | n(C)i - xmax | 2xmax     | xmax

Pour réaliser un bilan de matière pour x=2,00 mol à l'état final, on a donc xmax=2,00 mol, et :

n(CuO)f=n(CuO)i-2xmax=12-2*2,00=8,00 mol.
n(C)f=n(C)i-xmax=12-2,00=10,00 mol.

n(Cu)f=2xmax=2*2,00=4,00 mol.
n(CO2)f=xmax=2,00mol.

4. On a donc m(Cu)f=n(Cu)f*M(Cu)=4*63,5=254 g.

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 11:24

Alors, je te fais confiance pour les applications numériques (je vois du progrès dans la rédaction ).

Pour répondre à ta question :

état maximal = état théorique où ont suppose que les quantités de matière des réactifs sont toutes nulles. De cette façon, on peut en déduire l'avancement xmax le plus petit et donc le réactif limitant.

Dans cet exercice, on te demande de raisonner à l'envers : on te donne une quantité de matière finale d'un produit, tu dois déduire l'avancement xmax à partir de ton tableau d'avancement et revenir aux quantités de matière initiales MINIMALES permettant de respecter la conservation de la matière.

C'est finalement se retrouver dans les proportions stoechiométriques, mais en raisonnant à l'envers .

Cf. mon explication et démonstration dans ton autre exercice.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 11:44

Désolé, mais je ne comprends pas l'explication...

Pourriez-vous m'aider pour les topics "Suivi d'une réaction chimique 4 et 5" ?
Merci beaucoup pour votre aide.

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 11:53

On a vu les proportions stoechiométriques dans l'autre exercice ...

C'est exactement pareil. On te donne une quantité de matière finale --> on trouve xmax et on revient aux quantités de matière initiales.

Tout cela avec ton tableau d'avancement, sauf qu'au lieu de le lire de gauche à droite, tu le lis de droite à gauche.

Refais ma petite démonstration proposée dans ton autre exercice.

Pour tes exercices 4 et 5 : Coriolan est déjà sur le coup, il est bon chimiste, il va t'aider ne t'en fais pas

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 16:19

Pourquoi l'énoncé précise "les quantités de matière initiales MINIMALES de réactifs" ? La question
"les quantités de matière initiales de réactifs" ne suffisait pas ?

Je pense que je n'ai pas compris la notion de minimal et de maximal, je saurais répondre à la question, mais ne saurais pas ce que signifie "minimales".

Pourriez-vous m'expliquer svp ?

Malheureusement, je n'ai plus de réponse pour les exercices 4 et 5, pensez-vous pouvoir y répondre ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 16:54

Pourquoi l'énoncé précise "les quantités de matière initiales MINIMALES de réactifs" ? La question
"les quantités de matière initiales de réactifs" ne suffisait pas ?

--> le cas idéal des proportions stoechiométriques conduit à un avancement maximal identique pour les deux réactifs, ce qui n'est souvent pas le cas.

En effet, la plupart du temps, tu choisis le plus petit des xmax, tu définis donc un réactif limitant.
Or ici tous les réactifs sont supposés avoir réagi, il ne reste pas de quantité de matière pour l'un d'eux à l'état final.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 16:59

Comment savoir que "tous les réactifs sont supposés avoir réagi" ?

Quelle est la différence entre les phrases ?
- quantités de matière initiales MINIMALES permettant de respecter la conservation de la matière.
- quantités de matière initiales MAXIMALES permettant de respecter la conservation de la matière.

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 17:12

Comment savoir que "tous les réactifs sont supposés avoir réagi" ?

--> c'est la définition d'un avancement maximal (cf. ton cours)

Quelle est la différence entre les phrases ?
- quantités de matière initiales MINIMALES permettant de respecter la conservation de la matière.

= proportions stoechiométriques (cf. la démonstration faite dans l'autre exercice)


- quantités de matière initiales MAXIMALES permettant de respecter la conservation de la matière.

--> ça n'a pas vraiment de sens, puisqu'on raisonne à l'envers. Mais si un des réactifs était limitant et l'autre non, il resterait dans le bilan de matière du deuxième réactif (dans mon exemple), et donc on aurait une conservation de la matière respectée à l'état final

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 17:22

Je ne comprends toujours pas...

Quel est le rapport avec les conditions stœchiométriques et les quantités de matière initiales MAXIMALES ainsi que les quantités de matière initiales MINIMALES ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 02-01-16 à 18:55

Le plus simple serait que tu revois ton cours sur les conditions stoechiométriques, car je ne peux pas indéfiniment répéter la même chose ...

Tu te poses bcp trop de questions par rapport à cet exercice :

2. a. On te donne une quantité de matière finale en Cu et on te demande de retrouver les quantités de matière initiales des réactifs.

MINIMALES, dans le sens où à l'état maximal :
n(CuO)i - 2xmax = 0 <=> n(CuO)i = 2xmax = 12 mol
n(C)i - xmax = 0 <=> n(C)i = xmax = 6,0 mol

on a donc bien n(CuO)i/2 = n(C)i/1 = 6,0 mol = conditions stoechiométriques

3. Cette fois-ci, on repart de
n(CuO)i = 12 mol
n(C)i = 6,0 mol

Avec un avancement final x = 2,0 mol, on a à l'état final :
n(CuO)f = n(CuO)i - 2x = 12 - 2,0*2 = 8,0 mol
n(C)f = n(C)i - x = 6,0 - 2,0 = 4,0 mol

n(Cu)f = 2x = 4,0 mol
n(CO2)f = 2,0 mol

tu remarqueras que dans ce cas, les réactifs n'ont pas été entièrement consommés.

________________

Je ne comprends toujours pas pourquoi tu t'es mis dans la tête une notion de "quantité de matière initiale MAXIMALE" sachant que je n'en ai pas parlé ...

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 03-01-16 à 16:00

Donc à l'état maximal, on est dans les proportions stœchiométriques ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 03-01-16 à 19:35

Je craque

Il ne faut pas que tu penses chaque exercice séparément mais comme un tout.

Proportions stoechiométriques = à l'état final, tous les réactifs ont réagi, leurs quantités de matière sont donc nulles.
On a vu deux méthodes pour exprimer cet état par le calcul.

Par la méthode du tableau d'avancement, cela revient à avoir un xmax identique puisque les deux réactifs sont limitants.

Il y a ensuite un état (le plus commun) dans lequel tu as un réactif limitant (celui qui définit l'état maximal) et un réactif en excès, comme te l'a très bien expliqué Coriolan.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 03-01-16 à 19:53

OK. Merci ! Pourriez-vous corriger mon travail sur les niveaux d'énergie svp ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 3 03-01-16 à 20:45

Si tu as compris, tant mieux ! J'ai cru ne jamais y arriver

Pour ton autre exercice, quelqu'un est déjà sur le coup .

Bonne soirée et bonne reprise !

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 3 03-01-16 à 20:47

Merci. J'ai contrôle demain de physique-chimie.

Pourriez-vous seulement jeter un coup d'oeil à mon exercice sur les niveaux d'énergie, notamment sur la rédaction : quand employer Delta E et quand employer E ?

Merci d'avance.



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