Vérifier les règles de conservation lors d’une transformation chimique

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Fiches
Classe(s) : 3e | Thème(s) : Organisation et transformations de la matière


Les transformations chimiques permettent d’expliquer beaucoup de phénomènes quotidiens : combustion, attaque d’un métal par un acide… Quelles sont les règles pour écrire l’équation-bilan d’une transformation ?

RAPPELS DE COURS

1 Propriété des transformations chimiques

 En 1776, Lavoisier énonce la loi suivante : « Lors d’une transformation chimique, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

 Une équation-bilan modélise toute transformation chimique en traduisant des règles de conservation.

exemple La combustion du méthane a pour bilan :

méthane + dioxygène dioxyde de carbone + eau

02907_F07_01

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

Les nombres ici en rouge sont appelés coefficients stœchiométriques.

2 Équation-bilan équilibrée

A Règles de conservation

mot clé Équilibrer une équation-bilan, c’est ajuster les quantités des espèces chimiques de la réaction.

Pour équilibrer l’équation-bilan d’une réaction, il faut tenir compte des règles suivantes.

 La conservation de la nature et du nombre des éléments : tous les éléments (atomes, ions) présents dans les réactifs doivent être présents (en genre et en nombre) dans les produits. Cela traduit la règle de conservation de la masse. Dans l’exemple précédent, côté réactifs et côté produits, il y a 1 C, 4 H et 4 O.

 La conservation de la charge électrique globale lorsque des charges sont présentes.

B Comment équilibrer une équation-bilan ?

 On établit le bilan de la transformation chimique.

exemple aluminium + acide chlorhydrique

dihydrogène + chlorure d’aluminium

 On établit la correspondance mot/symbole ou formule.

A + (H+ + C) H2 + (A3+ + C)

 On respecte la conservation des éléments. Les ions C sont inertes car présents en début et en fin de réaction.

A + 2 H+  H2 + A3+

Les éléments sont conservés, mais il subsiste un déséquilibre de charges.

 On respecte la conservation de la charge globale : même nombre de charges côté réactifs et côté produits, sans modifier l’équilibre entre les éléments. On obtient ainsi l’équation équilibrée.

2 A + 6 H+  3 H2 + 2 A3+

MÉTHODE

Établir l’équation-bilan d’une transformation chimique

L’acide sulfurique (2 H+ + SO42–) réagit avec le zinc (Zn).

Un dégagement de dihydrogène est observé. En fin de réaction, on détecte également la présence d’ions sulfate et d’ions zinc II.

Écrivez et équilibrez la réaction chimique de l’attaque du zinc par l’acide sulfurique.

Conseils

1. Identifiez les réactifs et les produits de la réaction.

2. Respectez les règles de conservation : éléments, puis charges.

 

Solution

1. Les réactifs sont le zinc et l’acide sulfurique.

Les produits sont le dihydrogène et le sulfate de zinc.

2. La réaction chimique se traduit donc par :

Zn + (2 H+ + SO42–) H2 + (Zn2+ + SO42–)

On observe que les ions sulfate sont inertes car présents au début et à la fin de la réaction, donc :

Zn + 2 H+ H2 + Zn2+

Il y a bien conservation à la fois des éléments et des charges : l’équation-bilan est donc équilibrée.