Avancement d'une réaction chimique/Prévoir l’état final d’une transformation chimique
Il est possible de prévoir plus ou moins facilement l’état final d’une transformation chimique, pour cela il est nécessaire de réaliser les étapes suivantes :
- Ecrire l’équation de la réaction chimique (écrire et mettre les états physiques et l’équilibrer)
- Déterminer les quantités de matières initiales des réactifs et des produits.
- Construire et remplir le tableau d’avancement correspondant à la réaction chimique.
- Déterminer le réactif limitant et l’avancement maximal (xmax)
- Rémarque : Si tous les réactifs sont entièrement consommés, on dit alors qu’ils ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.
- Déterminer les quantités de matières finales des espèces chimiques mises en jeu dans la réaction.
Exemple : En utilisant la méthode ci-dessus, retrouver la composition de l’état final de l’exemple du début du cours.
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L'équation de la réaction :
- C2H4O2 (aq) + HO− (aq) → H2O (l) + C2H3O2− (aq)
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Quantités de matières initiales des réactifs et produits :
- n(C2H4O2)i = 0,10 mol
- n(HO−)i = 0,08 mol
- n(H2O)i = 5,00 mol
- n(C2H3O2−)i = 0 mol
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Tableau d'avancement de la réaction :
Equation de réaction C2H4O2 (aq) HO− (aq) H2O (l) C2H3O2− (aq) Etat initial n(C2H4O2)i n(HO−)i n(H2O)i n(C2H3O2−)i Etat intermédiaire n(C2H4O2)i − x n(HO−)i − x n(H2O)i + x n(C2H3O2−)i + x Etat final n(C2H4O2)i − xmax n(HO−)i − xmax n(H2O)i + xmax n(C2H3O2−)i + xmax -
On suppose que la réaction s’arrête lorsque la quantité de matière d’au moins un des réactifs est nulle, alors :
- Si C2H4O2 est le réactif limitant alors :
- n(C2H4O2)f = 0
- ⇔ n(C2H4O2)i − xmax = 0
- ⇔ xmax = n(C2H4O2)i
- ⇔ xmax = 0,10 mol
- Si HO− est le réactif limitant alors :
- n(HO−)f = 0
- ⇔ n(HO−)i − xmax = 0
- ⇔ xmax = n(HO−)i
- ⇔ xmax = 0,08 mol
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- n(C2H4O2)f = n(C2H4O2)i − xmax = 0,10 − 0,08 = 0,02 mol
- n(HO−)f = n(HO−)i − xmax = 0,08 − 0,08 = 0 mol (réactif limitant)
- n(H2O)f = n(H2O)i + xmax = 5,00 + 0,08 = 5,08 mol
- n(C2H3O2−)f = n(C2H3O2−)i + xmax = 0 + 0,08 = 0,08 mol