L'essentiel
- Une transformation chimique fait passer un système d'un état initial à un état final ; la réaction chimique en est le modèle.
- Une équation de réaction conserve les éléments chimiques et les charges électriques.
- On ajuste une équation en modifiant uniquement les nombres stœchiométriques, jamais les indices des formules.
- Les nombres stœchiométriques indiquent les proportions dans lesquelles les réactifs sont consommés et les produits formés.
- L'avancement x, en mol, décrit l'état du système : à l'avancement x, on a consommé a·x mol de A et formé c·x mol de C.
- Le tableau d'avancement ne contient que des quantités de matière, exprimées dans la même unité.
- Le réactif limitant est celui qui est entièrement consommé le premier ; les autres sont en excès.
- L'avancement maximal est la plus petite des valeurs n₀(réactif) / coefficient.
- Le réactif présent en plus grande quantité peut être le réactif limitant s'il est consommé en plus grande proportion.
- Un mélange est stœchiométrique quand n₀(A)/a = n₀(B)/b : tous les réactifs sont épuisés ensemble si la transformation est totale.
- La masse totale d'un système fermé se conserve ; la perte de masse d'un système ouvert mesure la masse de gaz dégagé.
- Une transformation est totale si xf = xmax, non totale si xf < xmax ; dans ce cas réactifs et produits coexistent dans l'état final.
- xmax se calcule à partir de l'état initial ; xf se détermine par une mesure (masse, volume de gaz, concentration).
- Le taux d'avancement final τ = xf / xmax est compris entre 0 et 1.
Formules et définitions à connaître
| Grandeur | Expression | Unité | Remarque |
|---|---|---|---|
| Quantité d'un réactif A à l'avancement x | n(A) = n₀(A) - a·x | mol | a coefficient de A |
| Quantité d'un produit C à l'avancement x | n(C) = n₀(C) + c·x | mol | c coefficient de C |
| Avancement maximal | xmax = plus petite valeur de n₀(réactif) / coefficient | mol | calculé sur l'état initial |
| Mélange stœchiométrique | n₀(A)/a = n₀(B)/b | pas de réactif en excès | |
| Taux d'avancement final | τ = xf / xmax | sans unité | τ = 1 si totale |
| Conversions finales | m = n × M ; V(gaz) = n × Vm ; C = n / V(solution) | g ; L ; mol·L⁻¹ | V(solution) = volume total |
Pièges à éviter
- Comparer les quantités initiales brutes au lieu des rapports n₀ / coefficient.
- Oublier le coefficient devant x pour un réactif ou un produit (écrire x au lieu de 2x).
- Mettre des masses ou des concentrations dans le tableau d'avancement.
- Diviser par le volume d'une seule solution au lieu du volume total après mélange.
- Annoncer qu'une transformation est totale sans mesure ni indication de l'énoncé.
- Oublier les ions spectateurs quand on demande toutes les concentrations finales.
Je me teste
1. Ajuster C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O. → C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O.
2. Quantité de B consommée à l'avancement x pour a A + b B → produits ? → b·x.
3. Comment trouver xmax ? → Plus petite valeur de n₀(réactif) / coefficient.
4. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O avec 3,0 mol de H₂ et 2,0 mol de O₂ : réactif limitant ? → H₂, xmax = 1,5 mol.
5. Condition d'un mélange stœchiométrique ? → n₀(A)/a = n₀(B)/b.
6. Que contient l'état final d'un mélange stœchiométrique après une transformation totale ? → Uniquement les produits et les espèces spectatrices.
7. Définition d'une transformation non totale ? → xf < xmax, réactifs et produits coexistent dans l'état final.
8. xmax = 0,20 mol et xf = 0,15 mol : taux d'avancement final ? → 0,75.
9. Que mesure la perte de masse d'un bécher où se dégage un gaz ? → La masse de gaz formé.
10. Quelle loi permet de contrôler un bilan en système fermé ? → La conservation de la masse.