TD de chimie n°9 : Exploitation du tableau d'avancement ...
TD de chimie n°9 : Exploitation du tableau d'avancement ?Recherche du réactif
limitant. Nous avons étudié dans le TD précédent sur l'expression générale du ...
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TD de chimie n°9 : Exploitation du tableau d avancement Recherche du réactif limitant
Nous avons étudié dans le TD précédent sur l expression générale du tableau d avancement d une réaction (avec deux réactifs !) :
équation de la réactionaðA+bðB®ðgðC+dðDétat du systèmeavancementn EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(A))n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(B))n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(C))n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(D))état initialx = 0n EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(A))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(B))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(C))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(D))état intermédiairex quelconquen EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(A)) -ð að.xn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(B))-ð bð.ðxn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(C)) + gð. xn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(D)) + dð.xétat intermédiairex quelconquen EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(A)) -ð n EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(cons);\s\do3(A))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(B))-ð n EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(cons);\s\do3(B))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(C)) + n EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(formé);\s\do3(C))n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(D)) + n EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(formé);\s\do3(D))état final lorsque la réaction est totalex = xmaxn EQ \o(\s\up5( );\s\do3( )) EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(A)) -ð ðað.xmaxn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(B))-ð bð.xmaxn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(C)) + gð.xmaxn EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(D)) + dð.xmaxLe présent TD porte sur l étude de la dernière ligne.
Exploitation du tableau d avancement.
Méthode de recherche de xmax par tâtonnement.
Exemple du C sur la poudre de CuO.
Pour rechercher la valeur de xmax par « tâtonnement » dans les cas simples, à savoir quand on a affaire à des quantités de matières « entières », vous faites varier la valeur de x et vous observez quelle quantité de matière arrive la première à 0. On note alors la valeur de xmax correspondante et on en déduit le réactif limitant puis le bilan final de la réaction chimique.
équation de la réactionC+2CuO®ð2 Cu+CO2état du systèmeAvancement
En moln EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(C)) n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(CuO)) n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(Cu)) n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(CO2)) état initialx = 0 n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(C)) = 5 moln EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(CuO)) = 15 moln EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(Cu)) = 0n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(CO2)) = 0état intermédiairex quelconque5 - x15 2x2xxx =1x =2x =3x =4x =5x = xmaxétat final réaction totalexmax =Le réactif limitant est :
Le réactif en excès est :
Exemple de la combustion du méthane dans le dioxygène.
Traiter lexemple suivant en pensant à équilibrer léquation !
équation de la réactionCH4+O2®ð CO2+H2Oétat du systèmeavancementn EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(CH4))n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(O2)) n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(CO2)) n EQ \o(\s\up5(présent);\s\do3(H2O)) état initialx = 0n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(CH4)) = 10 moln EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(O2)) = 64 moln EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(CO2)) = 0n EQ \o(\s\up5(0);\s\do3(H2O)) = 0état intermédiairex quelconquex =x =x =x =état final lorsque la réaction est totalexmax =
Le réactif limitant est :
Le réactif en excès est :
Méthode de recherche de xmax par raisonnement.
Cependant les quantités de matières ne sont pas toujours « entières ». Il est alors pratique de faire appel à la réflexion !
Une quantité de matière est toujours positive on va donc poser autant d inéquations qu il y a de réactifs.
Dans le cas étudié ici entre le C et le CuO :
La quantité de matière restante de carbone C est positive ou nulle dans l état final :
n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(C))>ð0
La quantité de matière restante d oxyde de cuivre CuO est positive ou nulle dans l état final :
n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(CuO))>ð0
Dans le cadre de l exemple précédent, on résout alors :
EQ \b\lc\{( \s(n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(C))>ð0 ; n EQ \o(\s\up5(rest);\s\do3(CuO))>ð0)) ðÞð EQ \b\lc\{( \s(5 - xmax>ð0 ; 15 2xmax >ð0)) Þð EQ \b\lc\{( \s(xmax'@'^'l'~'''ª'¶'¸'º'Ø'Ú'ì'ø'ú'(( (
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