Etablir un bilan de matière

Le bilan chimique nécessite de faire un bilan molaire qui reflète les quantités de matière échangées. La

résolution se fait ensuite en nombre de moles. Les proportions mises en jeu pourront être en proportions ou non. I. Comment calculer une quantité de matière ?

A. Définition de la mole

Tout problème de chimie utilise pour sa résolution les quantités de matière exprimée en moles.

1 mole = 6,022×1023 entités

de .

B. Quantité de matière

La plupart des produits chimiques utilisés sont fournis en fonction de leurs masses (métaux, La formule suivante permet le passage des masses en quantité de matière et réciproquement : n =

Avec :

n= quantité de matière [mol] m= masse du produit [g]

M= masse molaire du produit [g.mol-1]

éléments chimique qui le constituent.

Exemple :

M(C4H10) = M(MnO4-) =

M(NH4+) = M(CuSO4) =

Cette formule est

essentiellement utilisée pour les solides. Cours Vm = Dans le cas des liquides et des gaz, la masse molaire est remplacée par le volume molaire. Par conséquent, la formule permettant de déterminer la quantité de matière devient :

Avec :

n= quantité de matière [mol]

V= volume de gaz ou de liquide [L]

Vm= volume molaire de gaz ou de liquide [L.mol-1]

On supposera tous les gaz comme étant parfait volume molaire par gaz. Le v

Pour calculer le volume molaire, la formule à appliquer découle de la formule des gaz parfaits :

Vm =

Avec :

R= 8,314 (constante des gaz parfaits) [J.mol-1.K-1]

T= température du gaz [K]

P= pression du gaz [Pa]

Vm= volume molaire [m3.mol-1] ou [L.mol-1]

liquides dépend très peu des températures et des pressions. On calculer le volume molaire grâce à la masse volumique du liquide :

Avec :

Vm= volume molaire [L.mol-1]

M= masse molaire [g.mol-1]

ȡ= masse volumique [g.L-1]

Attention aux

conversions !!! Si le volume molaire est exprimé en m3.mol-1, alors la masse volumique doit être exprimée en kg.m-3 et la masse molaire en kg.mol-1 n = Cours

3. A ""-" ǯ ......-"-

Avec :

n= quantité de matière [mol]

C= concentration de la solution [mol.L-1]

V= volume de la solution [L]

Cf document joint : Schéma bilan

A. Tableau de réaction

Afin de réaliser un bilan molaire, il faut tracer un tableau contenant les quantités de matière des

réactifs consommés et des produits apparus.

Ce tableau devra regrouper :

- = avant le début de la réaction (mise en présence des réactifs) - = mélange des réactifs et avancement de la réaction - = obtention des produits et disparition totale ou non des réactifs. Exemple de tableau : Oxydation du fer en Fe2O3 par le dioxygène.

Equation de la réaction 4Fe 3O2 2Fe2O3

Etat du système Avancement nFe [mol] nO2 [mol] nFe2O3 [mol]

Etat initial (EI) 0 1 0,5 0

Etat intermédiaire x 1 4x 0,5 3x 0 + 2x

Etat final (EF) xmax

Complétez le tableau dans le cas .

n = Cours

Une réaction est totale

conditions lorsque que tous les réactifs disparaissent totalement.

Exemple 3 moles de magnésium par 2

Equation de la réaction 2Fe3+ 3Mg 2Fe 3Mg2+

Etat du système Avancement nFe3+ [mol] NMg [mol] nFe [mol] NMg2+ [mol]

Etat initial (EI) 0 2 3 0 0

Etat intermédiaire x 2 - x 3 - x 2x 3x

Etat final (EF) xmax 0 0 2xmax 3xmax

- n1 3xmax = 0 - n2 2xmax = 0 - n3 = 3 xmax - n4 = 2 xmax ou encore : xmax = = = =

A retenir :

et matière (réactif ou produit) permet de calculer toutes les autres ! Il implique obligat Cours C. Réaction totale mais avec réactif limitant

Un des réactifs peut faire défaut et devient donc un réactif limitant pour la réaction étudiée.

le réactif limitant.

Equation de la réaction 4Fe 3O2 2Fe2O3

Etat du système Avancement nFe [mol] nO2 [mol] nFe2O3 [mol]

Etat initial (EI) 0 1 0,5 0

Etat intermédiaire x 1 4x 0,5 3x 0 + 2x

Etat final (EF) xmax 0,36 0 0,32

- Si on a une disparition totale du fer alors : 1 4x = 0 donc xmax = 0,25 mol - Si on a une disparition totale du dioxygène alors : 0,5 3x = 0 donc xmax = 0,16 mol

On compare ensuite les avancements trouvés pour chaque réactif. La valeur la plus faible détermine

alors le réactif limitant et par conséquent la valeur définitive de xmax.

La valeur de xmax permettra de déterminer le résidu du réactif en excès ainsi que la quantité de produits

obtenus.

On pourra par la suite quantifier les masses et/ou volumes de produits obtenus en utilisant les formules

qui les lient à la quantité de matière.quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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