LA REACTION CHIMIQUE

Définition

Une réaction chimique est une transformation de corps purs appelés réactifs en des corps purs différents appelés produits.

La conservation de la matière au cours d’une réaction chimique : Loi de Lavoisier

· D’une manière générale, au cours d’une réaction chimique, on retrouve dans les produits d’une réaction les éléments constituants les réactifs. On dit qu’il y a conservation des éléments.

· Les atomes de chaque élément présent dans les réactifs se retrouvent donc, en même nombre dans les produits : on dit qu’il y a conservation des atomes. La conservation des atomes implique la conservation de la masse.

Loi de Lavoisier : Dans toute réaction chimique la masse des produits est égale à celle des réactifs entrés en réaction.

Remarques :

§ Lorsque qu’une transformation chimique s’accompagne d’une augmentation de la température, la transformation est dite exothermique ;
§ Lorsque qu’une transformation chimique s’accompagne d’une diminution de la température, la transformation est dite endothermique ;
§ Si aucun effet thermique n’apparait lors d’une transformation chimique, la transformation est dite athermique.

La représentation d’une réaction chimique par une équation-bilan

On schématise une réaction chimique par une équation-bilan. Pour écrire une équation-bilan, on place dans le membre de gauche les formules des réactifs séparées par le signe + et dans le membre de droite les formules des produits également séparées par le signe +, les deux membres étant séparés par une flèche indiquant le sens de la transformation chimique.

Ainsi, l’équation-bilan de la réaction entre le fer et le soufre s’écrit :

Fe + S →FeS

Ce qui se lit : le fer réagit avec le soufre pour donner du sulfure de fer.

Une équation-bilan ne constitue pas seulement une simplification d’écriture, mais un véritable bilan de la réaction.il est donc nécessaire que, dans l’écriture d’une équation bilan, la conservation des atomes de chaque élément soit vérifiée.

Equilibrer une équation bilan consiste à placer, devant les formules des corps, des coefficients, appelés coefficients stœchiométriques, de façon à exprimer la conservation de la matière. Une équation bilan doit toujours être équilibrée.

Exemple : l’aluminium (Al) réagit avec du soufre (S) pour donner du sulfure d’aluminium (Al₂S₃)

Al + S → Al₂S₃

Au premier membre de cette équation, on a 01 atome d’aluminium et 01 atome de soufre.

Au deuxième membre de cette équation, on a 02 atomes d’aluminium et 03 atomes de soufre. Donc cette équation n’est pas équilibrée. Il faut donc multiplier par 2, le nombre d’atomes d’aluminium et par 3 le nombre d’atomes de soufre dans le premier membre. On obtient :

2Al + 3S → Al₂S₃

Utilisation d’une équation bilan : La résolution d’un exercice de chimie

Pour résoudre un exercice de chimie en utilisant une équation bilan :

- On écrit l’équation bilan de la réaction.

-On précise les quantités de matière intervenant dans cette équation.

-Ensuite, on écrit l’équation stœchiométrique à partir de laquelle on peut tirer des valeurs recherchées.

Remarques :

· Un mélange est dit stœchiométrique si les réactifs sont pris dans les proportions de l’équation-bilan équilibré de la réaction.

· Les réactifs d’un mélange stœchiométrique sont et le milieu réactionnel ne comporte que les produits de la réaction.

· D’une manière générale, si les réactifs d’un mélange réactionnel ne sont pas dans des proportions stœchiométriques, l’un d’eux se trouve en défaut : c’est le limitant du mélange .il est entièrement consommé à la fin de la réaction. On a en plus des produits formés, un reste du réactif en excès.

Exemple :

L’action du soufre sur l’aluminium donne du sulfure d’aluminium Al₂S₃. Calculer la masse du sulfure d’aluminium obtenu par action du soufre sur 5,4 g d’aluminium. En déduire la masse de soufre utilisée.

· L’équation-bilan équilibrée est : 2Al + 3S → Al₂S₃

· On précise les quantités de matière intervenant dans cette équation : 2mol 3mol. 1mol

· On écrit : =

On a: n_Al= ==0,2 mol

= =>n_S= n_Al=1,5x mol

· Calculons la masse de Al₂S₃

M_Al2S3 = 2x27 +3x32=54+96=150g

n_Al2S3= =>m_Al2S3=n_Al2S3xM_Al2S3=0,1x150=15g.

· Calculons la masse du soufre

n_s= => m_S=n_SxM_S = 0,3x32=9,6 g

EXERCICES

EXERCICE I :
Un système chimique est constitué dans son état initial des espèces chimiques suivantes : éthanol et chlorure d’éthanoyle.
A l’état final, il est constitué de chlorure d’hydrogène, d’éthanoate d’éthyle et d’éthanol.
1. Quels sont les produits de la réaction ?
2. Le chlorure d’éthanoyle est-il un réactif ? Justifier la réponse

3. On donne les formules suivantes :

Chlorure d’éthanoyle : CH₃COCl

Ethanol :C₂H₅OH

Chlorure d’hydrogène :HCl

Ethanoate d’éthyle :CH₃COOC₂H₅

Ecrire l’équation de cette réaction

EXERCICE II :
Equilibrer les équations bilans ci-dessous :

a)CH₄+ O₂ → CO₂+ H₂O

b) C₆H₁₂O₆+ O₂→CO₂+ H₂O

c)Al+ O₂→Al₂O₃

d) C₄H₆+ Cl₂→C₄H₆Cl₄

e)C₆H₆+ HNO₃→C₆H₃N₃O₆+ H₂O

f) FeCl3+ MgO→Fe₂O₃ +MgCl₂

EXERCICE III :
L’oxyde de cuivre et le carbone se présentent tous les deux sous la forme de poudres noires. Leurs formules respectives sont CuO et C . Si l’on chauffe
fortement un mélange de 0,14 mol de CuO avec 0,10 mol de C , on constate l’apparition d’une poudre rose (cuivre métallique) ainsi que un dégagement gazeux
qui trouble l’eau de chaux
1. Ecrire l’équation de la transformation chimique
2. Répondre par Vrai ou Faux :
A : A la fin de la transformation chimique, l’oxyde de cuivre et le carbone ont totalement réagi ?
B : A la fin de la transformation chimique il reste de l’oxyde de cuivre ?
C. A la fin de la transformation chimique, il reste du carbone ?
D. A la fin de la transformation chimique, la quantité de cuivre a diminué ?
3. Déterminer les quantités de matière des réactifs et produits à l’état final

EXERCICE IV:

Il s'agit de la réaction de combustion du 1,1-diméthylhydrazine avec pour comburant, le tétraoxyde de diazote.
1. Equilibrer la réaction de combustion suivante :
C₂H₈N₂+ N₂O₄ → N₂ + H₂0+ CO₂.
2. Déterminer la quantité de matière (en mole) des réactifs, sachant qu’on a introduit 480 g de C₂H₈N₂ et 1288 g de N₂O₄.
3. Donner la composition du système chimique à la fin de la transformation et la masse des produits formés.

EXERCICE V :

Lors de la combustion de la poudre d’aluminium dans du dichlore, il se forme du chlorure d’aluminium.

1. Ecrire la formule statistique du chlorure d’aluminium, solide ionique.

2. Ecrire l’équation bilan de la réaction

3. Le flacon utilisé contient 250 ml de dichlore, dans les conditions où le volume molaire vaut 25 L.

Déterminer la masse d’aluminium consommé ainsi que la masse du chlorure d’aluminium formé.

EXERCICE VI:

Lorsqu’on chauffe du sulfate de fer II(FeSO4),il se décompose en oxyde de fer III(Fe2O3),en dioxyde de soufre et en trioxyde de soufre.

1. Ecrire l’équation bilan de la réaction

2. Déterminer le volume de dioxyde de soufre (dans les conditions où le volume molaire vaut 24 l) et la masse d’oxyde de fer III obtenus par décomposition de 7,6g de sulfate de fer II.

CORRIGES

EXERCICE I :

1. Chlorure d’hydrogène, éthanol et éthanoate d’éthyle.
2. Oui. Il résulte d’une réaction chimique.
3. C₂H₅-OH + CH₃COCl →HCl + CH₃COOC₂H₅

EXERCICE II :
a)CH₄+ 2O₂ → CO₂+ 2H₂O

b)C₆H₁₂O₆+ 6O₂→6CO₂+ 6H₂O

c)4Al+ 3O₂→2Al₂O₃

d)C₄H₆+ 2Cl₂→C₄H₆Cl₄

e)C₆H₆+ 3HNO₃→C₆H₃N₃O₆+ 3H₂O

f) 2FeCl₃+3 MgO→Fe₂O₃ + 3MgCl₂

EXERCICE III :

1. 2CuO+ C→2Cu+CO₂
2. Répondre par Vrai ou Faux :
A : Faux car le carbone est en excès.

2CuO + C → 2Cu +CO₂

2mol 1mol 2mol 1mol

n_C=n_cuo/2=0,14/2=0,07 mol or n_C=0,10 mol donc on n’est pas dans les proportions stœchiométriques
B : Faux
C. Vrai
D. Faux
3. À l’état final
Réactifs : n_cuo=0