Exercice 2B

 

Enoncé :

 

L'éthanol liquide, de formule C₂H₆O, brûle dans le dioxygène pur en formant du dioxyde de carbone et de l'eau.

On fait réagir une masse m = 2,50 g d'éthanol et un volume V = 3,00 L de dioxygène.

Dans les conditions de l'expérience le volume molaire des gaz est : V_m = 25,0 L.mol^-1.

 

a. Ecrire l'équation chimique symbolisant la réaction.

b. Calculer les quantités de matière initiales des 2 réactifs.

c. Dresser le tableau d'avancement de la transformation.

d. Calculer l'avancement maximal de la réaction.

e. Identifier le réactif limitant de la transformation.

f. Déterminer la composition finale, en quantités de matière, du système.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solution :

 

a. L'équation chimique symbolisant la réaction est :

C₂H₆O _(l) + 3 O_{2 (g)} —> 2 CO_{2 (g)} + 3 H₂O _(l)

 

b. Calculons les quantités de matière initiales des 2 réactifs.

La quantité n₁ d'éthanol est : . . n₁ = `m/M`

. . . . . . avec : . . M = M(C₂H₆O) = 2 M_C + 6 M_H + M_O

. . . . . . A.N. : . . M = 2 . 12,0 + 6 . 1,0 + . 16,0 = 46,0 g.mol^-1

. . . . . . A.N. : . . n₁ = `(2,50)/(46,0)` = 0,0543 mol = 54,3 mmol.

La quantité n₂ dioxyde de carbone est : . . n₂ = `V/(V_m)`

. . . . . . A.N. : . . n₂ = `(3,00)/(25,0)` = 0,120 mol = 120 mmol.

 

c. Dressons le tableau d'avancement de la transformation :

 

Etat	Avancement	C2H6O	+ 3 O2	—> 2 CO2	+ 3 H2O
E.I.	0	n1	n2	0	0
en cours ...	x	n1 - x	n2 - 3 x	2 x	3 x
E.F.	xm	n1 - xm	n2 - 3 xm	2 xm	3 xm

 

d. Calculons l'avancement maximal de la réaction :

Pour l'éthanol, l'avancement maximal est tel que : . . n₁ - x_m = 0

. . . . . . D'où : . . x_m = n₁

. . . . . . A.N. : . . x_m = 54,3 mmol.

Pour le dioxyde de carbone, l'avancement maximal est tel que : . . n₂ - 3 x_m = 0

. . . . . . D'où : . . x_m = `1/3` . n₂

. . . . . . A.N. : . . x_m = `1/3` . 120 = 40,0 mmol.

L'avancement maximal de la réaction étant le plus petit pour lequel un des réactifs est en défaut, on a : . . x_m = 40,0 mmol.

 

e. Le réactif limitant de la transformation est le dioxygène.

 

f. La composition finale du système est obtenue à partir du tableau d'avancement :

 

Etat	Avancement	C2H6O	+ 3 O2	—> 2 CO2	+ 3 H2O
E.I.	0	0,0543	0,120	0	0
en cours ...	x	0,0543 - x	0,120 - 3 x	2 x	3 x
E.F.	xm = 0,0400 mol	0,0143	0	0,0800	0,120

 

A l'état final, il y a 0,0143 mol d'éthanol + 0,080 mol de dioxyde de carbone + 0,120 mol d'eau.