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

· 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 des masses.

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 facteur 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 l’équation stœchiométrique : =

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: Recopie et complète les phrases suivantes :

1. Une réaction chimique est une……………….au cours de laquelle des corps disparaissent et des corps nouveaux……………..

2. Un …………..est un corps qui se forme et apparaît au cours d’une réaction chimique.

3. Un…………. est un corps qui disparaît au cours d’une réaction chimique.

4. Une réaction……………..est une réaction chimique qui se produit avec un dégagement de chaleur.

5. Une réaction chimique se traduit par une……………qui s’écrit en toutes lettres et dans laquelle n’interviennent que les espèces réellement mises en jeux

EXERCICE II:Complète chacune des équations littérales suivantes :

a)……………+……………→dioxyde de carbone

b) Butane + dioxygène →………….+………….

c) Soufre + dioxygène→……………

EXERCICE III: On enflamme trois bougies. On laisse la 1^ère brulée à l’air libre, on enferme la deuxième dans un flacon hermétique et on place la 3^ème dans un flacon contenant du dioxygène.

Observation 1 :la 1^ère bougie brûle, dégage la chaleur et ne s’éteint que lorsque toute la paraffine a disparu.

Observation 2 :la 2^ème bougie cesse rapidement de brûler bien que la paraffine soit encore entière.

Observation 3 :la 3^ème bougie brûle intensément, dégage de la chaleur, se consume rapidement et ne s’éteint que lorsque toute la paraffine a disparu.

1.Pourquoi la première bougie brûle –t-elle ?

2. Pourquoi la deuxième bougie cesse de brûler ?

3. Pourquoi la troisième bougie brûle rapidement ?

4. Quel corps est le responsable de cette combustion ? Quel est son rôle ? Quel est le rôle de la paraffine ?

5. Cette transformation est-elle une transformation chimique ou physique ? Dis pourquoi ?

EXERCICE IV:Equilibre les équations bilans suivantes :

1. ………H₂ + ………Cl₂ →. ……..HCl

2………..Al + …………S. →. ……..Al₂S

3…………Fe + ………..O₂ → ……….Fe₂O₃

4. Cu + O₂ →. Cuo

5. Cu₂O + O₂ → Cuo

6. H₂S +SO₂ → H₂O + S

7.C₂H₆O + O₂ → CO₂ + H₂O

EXERCICE V: Lors d’une combustion complète, 1,2 g de carbone réagit intégralement avec 3,2g de dioxygène.

1. Ecris l’équation-bilan de la réaction

2. Calcule la masse du produit formé

3. Décris brièvement le test d’identification du produit formé.

On donne : C :12 O :16

EXERCICE VI: On fait réagir 56 g de limaille de Fer sur 32 g de fleur de soufre à chaud et il se forme du sulfure de Fer (FeS).

1. Ecris l’équation bilan de la réaction.

2. Calcule la quantité de matière de chacun des réactifs.

3. Le mélange est-il stœchiométrique ? sinon recherche le réactif par défaut.

4. Calcule la quantité de matière de sulfure de Fer.

EXERCICE VII: On considère la réaction d’équation bilan : 2Al + 3S → Al₂S₃

1. Quelle quantité de matière d’aluminium faut-il utiliser pour obtenir 30 mol de sulfure d’aluminium.

2. Soit une masse de métal aluminium de 43,2g. Quelle masse de Soufre faut-il lui ajouter pour obtenir un mélange dans les proportions stœchiométriques de la réaction de formation du sulfure d’aluminium ?

3. Quelle masse de sulfure d’aluminium obtient-on en supposant que la réaction consomme la totalité des réactifs ?

On donne : Al :27 S :32

RESOLUTION

EXERCICE I:

1. Une réaction chimique est une transformation au cours de laquelle des corps disparaissent et des corps nouveaux apparaissent.

2. Un produit est un corps qui se forme et apparaît au cours d’une réaction chimique.

3. Un réactif est un corps qui disparaît au cours d’une réaction chimique.

4. Une réaction exothermique est une réaction chimique qui se produit avec un dégagement de chaleur.

5. Une réaction chimique se traduit par une équation qui s’écrit en toutes lettres et dans laquelle n’interviennent que les espèces réellement mises en jeux

EXERCICE II:

a) Carbone+dioxygène…………→ dioxyde de carbone

b) Butane + dioxygène →Dioxyde de carbone………….+…eau……….

c) Soufre + dioxygène→dioxyde de soufre

EXERCICE III:

1. l’air libre apporte du dioxygène nécessaire à la combustion de la bougie

2. Le dioxygène présent initialement dans le flacon est tout consommé par la combustion.

3. Il y a beaucoup de dioxygène.

4.Le dioxygène est nécessaire pour les combustions d’ans l’air : c’est le comburant.

La paraffine est le combustible

5. La mèche de la bougie disparait au cours de la combustion. Il apparait de la fumée noire (carbone) et du dioxyde de carbone : c’est une réaction chimique.

EXERCICE IV:

Equilibre les équations bilans suivantes :

1. H₂ + Cl₂ → 2HCl

2. 2Al + S → Al₂S

3. 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃

4. 2Cu + O₂ → 2CuO

5. Cu₂O + O₂ → 2CuO