Le tableau d’avancement appliqué à une transformation chimique.
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Le tableau d’avancement appliqué à une transformation chimique
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Système étudié :
Le Grand Schtroumpf mélange:
100 mL d’une solution contenant des ions cuivre Cu 2+ de concentration C égale à 0,20 mol/L
avec une solution contenant 5,0.10-2
mol d’ions hydroxyde OH-
Comment évolue le système ?
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Evolution du système :
On observe l’apparition d’un précipité d’hydroxyde de
cuivre de formule Cu(OH)2.
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Tout le monde est prêt ?
1. Ecrivez l’équation-bilan de la réaction2. Remplissez le tableau d’avancement
Equation de la réaction
Etat du systèmeAvancement
(en mol)Quantités de matière en moles
Etat initial 0
Etat intermédiaire x
Etat final xf
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L’équation bilan :
Le Grand Schtroumpf a mélangé des ions Cu2+ à des ions OH- et a obtenu un précipité de Cu(OH)2.
La réaction est donc :Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
Equation de la réaction
Etat du systèmeAvancement
(en mol)Quantités de matière en moles
Etat initial 0
Etat intermédiaire x
Etat final xf
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
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Utilisation des données:Quelles quantités de produit le Grand Schtroumpf a mélangé ?
Cu2+ : V = 100 mL , C = 0,20 mol/L nCu2+ = 0,10 x 0,20 = 2,0.10-2 molOH- : nOH- = 5,0.10-2 mol
Equation de la réaction
Etat du systèmeAvancement
(en mol)Quantités de matière en moles
Etat initial 0
Etat intermédiaire x
Etat final xf
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
2,0.10-2 5,0.10-2 0
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Introduction de l’avancement :
Equation de la réaction
Etat du systèmeAvancement
(en mol)Quantités de matière en moles
Etat initial 0
Etat intermédiaire x
Etat final xf
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
2,0.10-2 5,0.10-2 0
On introduit dans la deuxième ligne l’avancement x …
… Et dans la dernière l’avancement final xf !
2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x
2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xfxf
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Calcul de l’avancement final xf
Moi, j’aime pas les équations !Pour Cu2+ :2,0.10-2 – xf = 0Donc xf = 2,0.10-2 mol
Pour OH- :5,0.10-2 – 2 xf = 0Donc xf = 2,5.10-2 mol
Cu2+ est donc le réactif limitantet xf = 2,0.10-2 mol
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Etat final
On peut maintenant compléter la dernière ligne !
Equation de la réaction
Etat du systèmeAvancement
(en mol)Quantités de matière en moles
Etat initial 0
Etat intermédiaire x
Etat final xf
Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2
2,0.10-2 5,0.10-2 0
2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x
2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xfxf
= 0 = 1,0.10-2 = 2,0.10-2
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On peut représenter graphiquementLes quantités en fonction de l’avancement
5
4
3
2
1
0
Quantités de matière x 10-2 mol
Avancement x 10-2 mol
Fin de la réaction
nOH-
nCu2+
nCu(OH)2
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Pour aller plus loin !
Déterminons la masse d’hydroxyde de cuivre obtenue dans l’état final
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Il faut déterminer la masse molaire de l’hydroxyde de cuivre(II)
Données en g/mol : MCU= 63,5; MO = 16 et MH = 1
On détermine alors M = 63,5 + 2x16 + 2x1 = 97,5 g/mol
Il faut relier masse, quantité de matière et masse molaire.
On a donc m = n.M
Passons à l’application numérique :
On a alors m = 0,020x97,5 = 1,95 g