Le dihydrogène s'épuise le premier

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

Énoncé

On réalise la synthèse de l'eau à partir de dihydrogène et de dioxygène, selon

$2 H X_{2} (g) + O X_{2} (g) 2 H X_{2} O (g)$

On introduit initialement $n_{i} (H X_{2}) = 0, 40 mol$ et $n_{i} (O X_{2}) = 0, 30 mol$ .

1. Identifier le réactif limitant en comparant les quantités initiales rapportées aux coefficients.<br> 2. Calculer la composition du système chimique à l'état final.<br> 3. Quelle quantité de dihydrogène aurait-il fallu introduire pour que le mélange soit stœchiométrique ?

Corrigé

1. On calcule pour chaque réactif le quotient de sa quantité initiale par son coefficient : pour $H X_{2}$ , $\frac{0 , 40}{2} = 0, 20$ ; pour $O X_{2}$ , $\frac{0 , 30}{1} = 0, 30$ . Le plus petit quotient est celui du dihydrogène : $H X_{2}$ est le réactif limitant.<br> 2. Le dihydrogène disparaît entièrement : $n_{f} (H X_{2}) = 0$ . Le dioxygène consommé vaut $\frac{0 , 40}{2} \times 1 = 0, 20 mol$ , il en reste donc $n_{f} (O X_{2}) = 0, 30 - 0, 20 = 0, 10 mol$ (en excès). L'eau formée vaut $\frac{0 , 40}{2} \times 2 = 0, 40 mol$ .<br> 3. Le mélange est stœchiométrique lorsque les deux quotients sont égaux : $\frac{n _{i} ( H X _{2} )}{2} = \frac{0 , 30}{1}$ , soit $n_{i} (H X_{2}) = 0, 60 mol$ .

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