Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau première
Partager :

suivi d'une réaction chimique 4

Posté par Profil etudiantilois 01-01-16 à 19:29

Bonsoir à tous (et bonne année !),

Je bloque sur cet exercice :

On considère une espèce chimique constituée des éléments carbone, hydrogène et azote, dont la formule brute sera notée CXHYNZ, avec X, Y et Z entiers. On réalise la combustion de cette espèce gazeuse en présence de dioxygène O2 (g).

A partir d'un système initial composé de 200 L de cette espèce et de dioxygène en excès, le système chimique évolue jusqu'à un état final composé de 400 L de dioxyde de carbone CO2 (g), 700 L d'eau H2O (g), 100 L de diazote N2 (g) et du dioxygène restant. Tous ces volumes sont mesurés dans les mêmes conditions de température et de pression. Dans ces conditions, le volume molaire des gaz est Vm= 50 L.mol-1.

1. Calculer les quantités de matière correspondant aux volumes de gaz mesurés.


CO2 : n(CO2)i=(VCO2)/(VmCO2)=400/50=8 mol. (ou 8,00 mol ?)

H2O : n(H2O)i=(VH2O)/(VmH2O)=700/50=14 mol. (ou 14,00 mol ?)

N2 : n(N2)i=(VN2)/(VmN2)=100/50=2 mol. (ou 2,00 mol ?)


2. Écrire l'équation chimique de la combustion en exprimant les nombres stœchiométriques en fonction de X, Y et Z.

Comment faire pour ne pas "s'embrouiller" et trouver la réponse rapidement (des astuces ?) ?

3. Dresser un tableau permettant de suivre l'évolution du système chimique au cours de la transformation en utilisant l'avancement.


Je pense que c'est faisable si on connait l'équation chimique.

4. Calculer la valeur de l'avancement maximal.

Je pense que c'est aussi faisable après avoir fait le tableau, donc si on connait l'équation chimique.

5. En déduire la formule brute de l'espèce chimique.

Comment faire ?

______

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 09:36

bonjour,
tu as oublié de calculer n(C_xHyN_z)

il faut équilibrer en fonction de x,y,z l'équation (penser à la conservation du nombre d'atomes de chaque sorte

C_xH_yNz   + O_2= CO_2 +H_2O +N_2

on connait(par calcul) la quantité initiale de  n(C_xHyN_z).
D'après l'énoncé , n(C_xHyN_z) disparait totalement ,.
Si on désigne par "a" l'avancement (éviter "x" dans ce cas  pour éviter toute confusion avec l'indice de "C"),,on aura ,à l'état final n( n(C_xHyN_z))-amax=0
tu peux aussi exprimer les  quantités de matières des produits en fonction de "a",x,y,z  et amax ,x,y,z
Comme ces quantités ont été calculées au début,on en déduit x=2,y=7,z=1
voilà quelques pistes de réflexion

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 11:29

Merci, mais comment peut-on calculer n(CXHYNZ) ?

Et je n'arrive toujours pas à équilibrer l'équation... Pouvez-vous m'aider ?

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 17:53

Quelqu'un pourrait-il m'aider et répondre à mes questions svp ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 19:06

Re,

En l'absence de Coriolan (que je salue ), voici la réponse à ta question :

n(CXHYNZ) = V(CXHYNZ)/Vm

En effet, l'énoncé dit clairement :

Citation :
On considère une espèce chimique constituée des éléments carbone, hydrogène et azote, dont la formule brute sera notée CXHYNZ, avec X, Y et Z entiers. On réalise la combustion de cette espèce gazeuse en présence de dioxygène O2 (g).

A partir d'un système initial composé de 200 L de cette espèce


V(CXHYNZ) = 200 L
Vm = 50 L/mol

Que proposes-tu pour équilibrer l'équation ?

@Coriolan : je te laisse continuer bien évidemment .

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 19:12

Merci de m'aider.

Je propose : CXHYNZ +  ((2X+Y+Z+2)/4) O2 => X CO2  +  (Y/2)  H2O +  (Z/2) N2  +  O2. Je pense que c'est faux.

Auriez-vous des astuces pour trouver une réponse exacte rapidement pendant mon contrôle svp ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 19:21

J'avais explicité la méthode à l'époque à un autre élève (clique sur la maison) :

revision breve

Comme l'a dit Lavoisier : "Rien ne se perd, rien ne se créé, tout se transforme" --> une réaction chimique implique donc une CONSERVATION de la matière, à savoir dans ton exercice qu'il faut qu'il y ait autant :
* d'atomes de C côté réactifs et produits ;
* d'atomes de O côté réactifs et produits ;
* d'atomes de H côté réactifs et produits ;
* d'atomes de N côté réactifs et produits ;

Côté réactifs :
* il y a combien d'atomes de C ?
* il y a combien d'atomes de O ?
* il y a combien d'atomes de H ?
* il y a combien d'atomes de N ?

Côté produits :
* il y a combien d'atomes de C ?
* il y a combien d'atomes de O ?
* il y a combien d'atomes de H ?
* il y a combien d'atomes de N ?

Si pour chaque atome tu te retrouves avec une égalité, la conservation de la matière est respectée et donc l'équation est bien équilibrée.

Ce raisonnement est valable même avec des expressions littérales.

Vérifie si ton équation est correctement équilibrée.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 21:12

J'ai commencé, mais n'arrive pas à finir pour les O : comment faire ?

Voici ce que j'ai fait : CXHYNZ  + ....... O2 => X CO2 + (Y/2) H2O + (Z/2) N2 +  ....... O2.

Merci de me dire comment je peux continuer avec les O, sans m'embrouiller :
il y a X *2O + (Y/2) O + 2 O du côté des produits, mais comment écrire cela du côté des produits ?

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 02-01-16 à 22:14

Finalement, j'ai pu finir l'exercice : pouvez-vous me corriger svp ?

1. Calculer les quantités de matière correspondant aux volumes de gaz mesurés.

CXHYNZ : n(CXHYNZ)i=(VCXHYNZ)/Vm=200/50=4 mol.

CO2 : n(CO2)f=(VCO2)/(VmCO2)=400/50=8 mol. (ou 8,00 mol ?)

H2O : n(H2O)f=(VH2O)/(VmH2O)=700/50=14 mol. (ou 14,00 mol ?)

N2 : n(N2)f=(VN2)/(VmN2)=100/50=2 mol. (ou 2,00 mol ?)

2. Écrire l'équation chimique de la combustion en exprimant les nombres stœchiométriques en fonction de X, Y et Z.

Finalement, on aurait :
CXHYNZ  +  (2X + Y/2 + 2)/2  O2 => X CO2 + Y/2 H2O + Z/2 N2 + O2

3. Dresser un tableau permettant de suivre l'évolution du système chimique au cours de la transformation en utilisant l'avancement.

                                                   CXHYNZ                 +   (2X + Y/2 + 2)/2  O2          =>       X CO2 + Y/2 H2O + Z/2 N2 + O2
État initial                       | n(CXHYNZ)i            |                             en excès              |      0          |       0                 |    0                      |   en excès
État intermédiaire     | n(CXHYNZ)i -x      |                             en excès               |     (X)x      |  (Y/2)x          |  (Z/2)x             |   en excès
État final            | n(CXHYNZ)i -xmax          |                              en excès              | (X)xmax  | (Y/2)xmax  | (Z/2)xmax  |  en excès


4. Calculer la valeur de l'avancement maximal.

CXHYNZ est le seul réactif qui n'est pas en excès (cela se dit ?), donc il est limitant.

Donc : n(CXHYNZ)i-xmax=0
<=> n(CXHYNZ)i=xmax=4mol.

5. En déduire la formule brute de l'espèce chimique.

On a :

- n(CO2)f=8 mol.             Donc, d'après le tableau d'avancement : X(xmax)= 8 mol.
- n(H2O)f=14 mol.          Donc, d'après le tableau d'avancement : (Y/2)xmax= 14 mol.
- n(N2)f=2 mol.                 Donc, d'après le tableau d'avancement : (Z/2)xmax= 2 mol.

On sait que : xmax=4mol.
On a donc :
-X*4=8 donc X=2.
-(Y/2)*4=14 <=> 28=4Y donc Y=7.
-(Z/2)*4=2 <=>  2Z=2 donc Z=1.

La formule brute de l'espèce chimique est donc : C2H7N.

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 09:47

bonjour,
merci à Gbm d'avoir pris le relais.
C'est bien ,mis à part la présence de O2 dans les produits.
Il faut donc supprimer O2 des produits .Le coefficient de O2,réactif, est donc  X+Y/4

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 11:12

Bonjour,

Pourquoi faut-il supprimer O2 dans l'équation chimique alors qu'il est indiqué que "le système chimique évolue jusqu'à un état final composé de 400 L de dioxyde de carbone CO2 (g), 700 L d'eau H2O (g), 100 L de diazote N2 (g) et du dioxygène restant" ?

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 12:15

Le dioxygène est un réactif.
dans l'équation il reste du côté des réactifs.
A l'état final ,le bilan de matière sera ,du côté réactifs:
0 mol pour CxHyNz
excès pour O2

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 12:22

Pourquoi reste-t-il du côté des réactifs, alors qu'il est dit que l'état final est composé d'O2 ? Comment savoir à l'avenir qu'il ne faut pas mettre un élément du côté des produits ?

Pourriez-vous me répondre pour mon exo 5 svp ?

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 12:45

On ne dois pas mettre du côté des produits un réactif.
Un produit est une nouvelle espèce formée .
Il ne faut pas perdre de vue qu'une équation est écrite en affectant les réactifs et produits de coefficients qui correspondent aux conditions stoechiométriques.
cela correspond aux proportions dans lesquels on doit mélanger les réactifs pour qu'ils réagissent en totalité.Dans ce cas ,l'équation indique  aussi les proportions dans lesquelles les produits sont obtenus.
par exemple
  2 H2   +O2  =2 H2O
quelle que soient les quantités des réactifs utilisés ,l'équation s'écrira toujours de la même façon
si on fait réagir 10 mol de H2 et 2 mol de O2 ,au final ,on aura un excès de H2 (6 mol) ,0 mol de O2  et 4 mol de H2O .
Ce n'est pas parce que H2 est en excès que l'on va écrire H2 du côté des produits...

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 12:51

Mais pour 2 Al + 6 H+  =>  2 Al3+  +  3 H2

On remet du Al du côté des produits non ?

Comment savoir qu'un réactif est en excès ?

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 13:17

Il faut que tu revois le cours relatif aux équations-bilans.

Si tu considère une équation simple :
* à gauche on met les réactifs
* à droite les produits.

Tu brûle un petit bout de charbon dans un bocal remplit de dioxygène à l'excès, tu écris bien :

C + O2 --> CO2 n'est-ce pas ?

Et non pas C + 2O2 --> CO2 + O2, ce qui alourdirait inutilement l'équation.
Pour rappel, on fait exactement pareil pour les ions spectateurs dans les exercices concernés.

Et pour répondre à ta dernière question, relis ton énoncé :

Citation :
On réalise la combustion de cette espèce gazeuse en présence de dioxygène O2 (g).

A partir d'un système initial composé de 200 L de cette espèce et de dioxygène en excès


Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 13:19

OK, mais si ils ne nous disent pas que le réactif est en excès ?

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 13:56

Citation :
Mais pour 2 Al + 6 H+  =>  2 Al3+  +  3 H2

On remet du Al du côté des produits non ?

Al et Al 3+  c'est le même élément ,mais ce n'est pas la même espèce chimique.
Al désigne l'espèce atomique et Al3+ l'ion.
Al3+ est le produit de l'oxydation de Al

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 14:22

Merci. Et comment savoir qu'un réactif est en excès ?

Posté par
coriolan
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 15:36

on sait qu'un réactif est en excès  si cela est indiqué dans l'énoncé (!) ,  ou bien après calcul  pour trouver le  réactif limitant (comme tu l'as fait pour la poudre noire). Les réactifs qui ne sont pas limitants ,sont en excès.

Posté par Profil etudiantiloisre : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 15:42

Merci. Pour finir mes révisions, auriez-vous des conseils ou astuces pour équilibrer des équations chimiques ?

J'ai en effet eu beaucoup de mal à équilibre celle-ci :

MnO4- + SO2 + H2O =>  Mn2+ + SO42- + H+

Posté par
gbm Webmaster
re : suivi d'une réaction chimique 4 03-01-16 à 19:31

Je t'ai donné un lien plus haut



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !