Deux mélanges pour une même synthèse

Exercice d'entraînement · niveau 2 · chimie (seconde), chapitre 4 — Modélisation des Transformations Chimiques · Proportions stœchiométriques et réactif limitant

Énoncé

La synthèse de l'ammoniac s'écrit $N X_{2} (g) + 3 H X_{2} (g) 2 NH X_{3} (g)$ On étudie deux mélanges initiaux différents.

Mélange A : $n_{i} (N X_{2}) = 0, 40 mol$ et $n_{i} (H X_{2}) = 1, 20 mol$ .
Mélange B : $n_{i} (N X_{2}) = 0, 40 mol$ et $n_{i} (H X_{2}) = 0, 90 mol$ .

1. Pour le mélange A, calculer les deux quotients et conclure.<br> 2. Quelle quantité d'ammoniac le mélange A produit-il ?<br> 3. Reprendre les deux questions pour le mélange B.<br> 4. Lequel des deux mélanges laisse un réactif en excès ? Lequel est le plus économe ?

Corrigé

1. Le mélange A. $\frac{0 , 40}{1} = 0, 40, \frac{1 , 20}{3} = 0, 40.$ Les deux quotients sont égaux : le mélange est stœchiométrique, les deux réactifs s'épuisent exactement en même temps et il n'y a pas de réactif limitant à proprement parler.

2. L'ammoniac formé (A). Avec un quotient commun de $0, 40$ et le coefficient $2$ de $NH X_{3}$ : $n_{f} (NH X_{3}) = 0, 40 \times 2 = 0, 80 mol .$

3. Le mélange B. $\frac{0 , 40}{1} = 0, 40, \frac{0 , 90}{3} = 0, 30.$ Le plus petit est celui du dihydrogène : $H X_{2}$ est limitant. Il en découle $n_{f} (NH X_{3}) = 0, 30 \times 2 = 0, 60 mol$ , et le diazote consommé vaut $0, 30 \times 1 = 0, 30 mol$ , si bien qu'il en reste $0, 40 - 0, 30 = 0, 10 mol$ .

4. La comparaison. Le mélange B laisse $0, 10 mol$ de diazote inutilisé ; le mélange A ne laisse rien. Le mélange stœchiométrique est donc le plus économe : toute la matière introduite est transformée, et le produit est plus facile à récupérer pur.

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