Déterminer l’état final d’une réaction chimique

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Matières colorées


Rappels de cours

1 La méthode de calcul de xmax

Coup de pouce 
Il est préférable dans un tableau d’avancement de travailler avec des grandeurs algébriques.

► On étudie la réaction d’équation : Pb(aq)2++2I(aq)PbI2(s).

► Tableau d’avancement de cette réaction  :

Équation chimique

Pb(aq)2++2I(aq)PbI2(s)

État initial

x = 0

ni(Pb2+)

=1,0×102mol

ni(I)

=5,0×102mol

0

Au cours de la transformation

x

ni(Pb2+)x

ni(I)2x

x

État final

xmax

ni(Pb2+)xmax

ni(I)2xmax

xmax

Si Pb2+ est le réactif limitant, alors ni(Pb2+)xmax=0 donc xmax=ni(Pb2+)=1,0×102mol.

Si I est le réactif limitant, alors ni(I)2xmax=0 donc xmax=ni(I)2=5,0×1022=2,5×102mol.

La valeur de xmax est égale à la plus petite des valeurs calculées.

À noter Dans le cas où tous les réactifs sont limitants, le mélange initial est dit stœchiométrique.

► On en déduit pour notre exemple que xmax=1,0×102mol. Le réactif limitant est donc Pb2+.

2 L’état final

L’état final est atteint lorsque l’avancement a atteint sa valeur maximale xmax. Pour déterminer les quantités de matières des réactifs et des produits à l’état final, il suffit de remplacer dans la dernière ligne du tableau d’avancement xmax par sa valeur :

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Méthode

Utiliser un tableau d’avancement

Le diiode I2(aq) réagit avec les ions thiosulfate S2O32(aq) selon l’équation : I2(aq)+2S2O32(aq)2I(aq)+S4O62(aq).

La seule espèce colorée du système chimique est le diiode qui est brun.

Initialement, le système contient 2,0 mmol de diiode et 3,0 mmol d’ions thiosulfate.

1. Construire le tableau d’avancement.

2. Calculer la valeur de xmax et en déduire le réactif limitant.

3. Le mélange est-il coloré à l’état final ?

4. Calculer les quantités de matière dans l’état final.

Solution

1. Le tableau d’avancement est :

Équation chimique

I2(aq) + 2S2O32(aq) 2I(aq) + S4O62(aq)

État initial

x=0

ni(I2)=2,0mmol

ni(S2O32)=3,0mmol

0

0

Au cours de la transformation

x

ni(I2)x

ni(S2O32)2x

2x

x

État final

xmax

ni(I2)xmax

ni(S2O32)2xmax

2xmax

xmax

2. Si I2 est le réactif limitant, alors ni(I2)xmax=0 donc xmax=ni(I2)=2,0mmol.

Si S2O32 est le réactif limitant, alors ni(S2O32)2xmax=0 donc xmax=ni(S2O32)2=3,02=1,5mmol.

La valeur de xmax est égale à la plus petite des valeurs calculées, donc xmax=1,5mmol. Le réactif limitant est donc l’ion thiosulfate.

3. La solution finale est colorée, car le diiode est en excès.

4. On remplace dans la dernière ligne du tableau d’avancement xmax par sa valeur pour déterminer l’état final :

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