Leçons de niveau 12

Avancement d'une réaction chimique/Exercices/Notion d'avancement et bilan de matière

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Notion d'avancement et bilan de matière
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Exercices no2
Leçon : Avancement d'une réaction chimique

Exercices de niveau 12.

Exo préc. :Rappel sur la mole
Exo suiv. :Suivre et prévoir l'évolution d'une transformation chimique
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Avancement d'une réaction chimique/Exercices/Notion d'avancement et bilan de matière
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Lorsque la quantité de dioxygène est insuffisante lors d'une combustion, on risque d'avoir une combustion incomplète. On observe alors la production de carbone et monoxyde de carbone, dangereux pour la santé.

Problématique 
Peut-on prévoir la quantité de dioxygène minimale nécessaire pour éviter la production de monoxyde de carbone ?
  1. Étude préliminaire
    1. Rappeler les trois conditions nécessaires pour avoir une combustion.
    2. Rappeler les deux produits normalement obtenus lors d'une combustion.
    3. On s'intéresse à la combustion du gaz de ville, c'est-à-dire du méthane CH4. À l'aide des modèles moléculaires et en respectant le code couleur, en déduire l'équation chimique de la combustion du méthane.
      Attention 
      L'état (solide, liquide, gaz, aqueux) de chaque espèce doit être précisé dans l'équation.
    4. Donner la signification de cette équation à l'aide d'une phrase.
    5. Justifier que cette réaction est une transformation chimique et pas physique.
  2. Avancement et bilan de matière
    Lors d'une réaction chimique, et donc pendant une conclusion, le système chimique évolue. En effet, les réactifs sont consommés et des produits sont créés. On dira que les quantités de matière des réactifs diminuent, tandis que les quantités de matières des produits augmentent au cours de la réaction. Pour suivre son avancement et déterminer la quantité de chaque espèce chimique à la fin de la réaction, on utilise un tableau d'avancement.

    On continue d'étudier la combustion du méthane. On suppose qu'on dispose initialement de 4 molécules de méthane et de 6 molécules de dioxygène.

    1. Faire un bilan de matière à l'état final c'est-à-dire déterminer le nombre de molécules de chaque espèce chimique après la réaction.
    2. En combien d'étapes a eu lieu la réaction ? Ce nombre d’étapes sera appelé l’avancement et sera notée x.
    3. Qu’est-ce qui en empêche d'en faire davantage ? Dans cette situation, avons-nous une réaction de combustion complète ou incomplète ?
    4. On fait réagir 14 molécules de méthane avec 24 de dioxygène. Faire un bilan de matière à l'état final.
    5. On fait réagir n(CH4)i = 2,4 mol de méthane avec n(O2)i = 4,8 mol de dioxygène. Faire un bilan de matière à l’état final.
    6. Que peut-on dire des réactifs ?