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Problèmes stœchiométriques


1. Définition d'un problème stœchiométrique

C'est un problème mathématique qui a pour but de déterminer quelles sont les quantités obtenues lors d'une réaction chimique et comment en obtenir plus ou moins. Ces problèmes se résolvent selon une méthode, une marche à suivre.
Pour pouvoir résoudre un problème, il faut bien avoir en tête le tableau de conversion qui suit :


2. Résolution d'un problème stœchiométrique

A. Équation avec des quantités stœchiométriques (= les réactifs sont en suffisances et la réaction s'effectue entièrement).

Le diiode est formé en plongeant du dichlore dans un Berlin rempli d'une solution d'iodure de sodium. On observe la formation de chlorure de sodium dans le berlin. Quelle masse de sodium doit-on faire dissoudre pour produire 50g de diiode ?

Mode opératoire

1. Ecrire l'équation qui traduit l'énoncé et y indiquer les données et inconnues

Cl2    +    2 NaI     -->    I2    +    2 NaCl

 

 

?

50g                         

 

 

 

2. Déterminer dans quelles proportions réagissent les différents éléments

Cl2    +    2 NaI     -->    I2    +    2 NaCl

1   +     2      ----->       1   +    2

 

Cl2

+

2 NaI

à

I2

+

2 NaCl

Proportions

x

 

2x

 

x

 

2x

ninitial

? ?

 

 

 

 

nréaction

   

 

   

nfinal

   

 

   

   3.     Transformer la donnée en mole(s) si nécessaire 

50 g de I2 --> 0,197 mole de I2 

 

Cl2

+

2 NaI

à

I2

+

2 NaCl

Proportions

x

 

2x

 

x

 

2x

ninitial

? ?

 

0

 

0

nréaction

   

 

   

nfinal

   

 

0,197  

4. Déduire le nombre de mole de la substance inconnue en utilisant les proportions dans lesquelles la réaction s'effectue.

(0,197) à la place d'une mole, donc pour savoir combien de moles de NaI sont formées, l'on effectue le calcul : 2.(0,197) = 0,39 mole

 

Cl2

+

2 NaI

à

I2

+

2 NaCl

Proportions

x

 

2x

 

x

 

2x

ninitial

? ?

 

0

 

0

nréaction

-0,197 -0,39

 

+0,197 +0,39

nfinal

0 0

 

0,197

 0,39

 

5. Répondre à la question en utilisant les informations trouvées

 

Cl2

+

2 NaI

à

I2

+

2 NaCl

Proportions

x

 

2x

 

x

 

2x

ninitial

0,197

 

0,39

 

0

 

0

nréaction

-0,197 -0,39

 

+0,197 +0,39

nfinal

0 0

 

0,197

 0,39

0,39 mole

0,39 mole . masse molaire de l'iodure de sodium (150 g.mol-1), l'on obtient :

 <=> 58,5 g d'iodure de sodium

 

B. Équation avec des quantités non stœchiométriques ( l'un des réactifs est en défaut ou en manque).

Le chlore gazeux peut être obtenu grâce à la formule suivante :  

MnO2   4 HCl     -->     Cl2     +     MnCl2    +    2 H2O.

  Si l'on dispose de 100g de MnO2 et de 200g d'HCl, quelle sera la masse du réactif excédentaire et quel sera le volume de Cl2 produit ?


Mode opératoire

  1. Ecrire l'équation qui traduit l'énoncé et y indiquer les données et inconnues

MnO2   4 HCl     -->     Cl2     +     MnCl2    +    2 H2O

?

?

volume ? (l)

 

 

 

  1. Convertir les données en moles en utilisant la masse molaire.

100g de MnO2 = ? moles

 

200g d'HCl

masse molaire : 55 + (16.2) = 87g/mole

 

masse molaire : 1 + 35 = 36g/mole

--> on a 100g --> 100/87 = 1,15 moles

 

---> on a 200 g --> 200/36 = 5,55 moles

1,15 est le nombre de moles de MnO2 disponible.

 

5,55 est le nombre de moles d'HCl disponible.


3.      Déterminer quel est le réactif en quantité insuffisante (en défaut) 

 Pour cela, effectuer mentalement le calcul selon les proportions définies par la pondération. On calcule le nombre de moles de réactif que l'on devrait avoir en se basant sur un des deux. EX :

si j'ai 5,55 moles de HCl  (pondération : 4), il me faudrait 5,55/4 moles de MnO2 (soit 1,39), or, je n'en ai que 1,15. MnO2 est donc en défaut, c'est sur lui qui va déterminer la réaction.

 note : pour calculer le nombre de mole de HCl en trop, on fait 5,55 - (4.1,15)= 0,95 moles en excès. (4 vient de la pondération).

4. Déduire le nombre de mole de la substance inconnue en utilisant les proportions dans lesquelles la réaction s'effectue.

(1,15) à la place d'une mole, donc pour savoir combien de moles de Cl2 sont formées, l'on effectue le calcul : 1.(1,15) = 1,15 mole de Cl2

5. Répondre à la question en utilisant les informations trouvées

Il y a 0,95 moles de HCl en excès (cf. plus haut).

Pour le volume de Cl2 --->   1,15 . 22,4 = 25,76 L de Cl2


 

 

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