Au cours de la transformation :
1. les réactifs sont consommés et leurs quantités de matière diminuent;
2. les produits sont formés et leurs quantités de matière augmentent;
3. les espèces spectatrices ne sont pas affectées (quantités de matière constantes).
L'avancement x est la quantité de matière (en moles donc) d'une espèce chimique, consommée ou produite, dont le nombre stoechiométrique vaudrait 1.
Exemple : N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Lorsque l'avancement est x :
La quantité de matière de gaz N2 consommée est x :
La quantité de matière de gaz H2 consommée est 3x :
La quantité de matière de gaz NH3 produite est 2x :
Tableau de 4 lignes :
1. l'équation équilibrée de la réaction ;
2. état initial (réactifs et produits, en moles) ;
3. état intermédiaire quelconque ;
4. état final
Exemple :
| équation | 2 Fe(s) | + 3 Cl2(g) | → 2 FeCl3(s) |
| état initial (x = 0) | nFe = 7 mol | nCl2 = 9 mol | 0 |
| état intermédiaire (x) | 7 - 2x | 9 - 3x | 2x |
| état final (xmax) | 7 - 2xmax | 9 - 3xmax | 2xmax |
3.1. Cas d'une réaction totale
Une réaction est totale si elle s'arrête car l'un des réactifs a disparu : le réactif limitant.
Méthode pour identifier le réactif limitant : Exemple de la réaction du § 3.
Si Fe était le réactif limitant, nous aurions, à la fin : \( \displaystyle\mathsf{7\ -\ {\color{red}2}\ x_max\ =\ 0\ \ \ \ soit\ \ \ \ x_max\ =\ \frac{7}{{\color{red}2}}} \)
Si Cl2 était le réactif limitant, nous aurions, à la fin : \( \displaystyle\mathsf{9\ -\ {\color{Cerulean}3}\ x_max\ =\ 0\ \ \ \ soit\ \ \ \ x_max\ =\ \frac{9}{{\color{Cerulean}3}}} \)
\( \displaystyle\mathsf{\frac{9}{{\color{Cerulean}3}}\ <\ \frac{7}{{\color{red}2}}} \)
Cl2 est le réactif limitant
Retenir : aA + bB → cC + dD +...
On compare : \( \displaystyle\mathsf{\frac{n_A}{a}\ et\ \frac{n_B}{b}} \)
Exercice : Les ions plomb Pb2+ réagissent avec les ions chlorure Cl- pour donner du dichlorure de plomb PbCl2.
On fait réagir 0,13 mol d'ions Pb2+ avec 0,20 mol d'ions Cl-.
1. Proposer le tableau d'avancement
2. Trouver le réactif limitant
3. Donner la valeur de xmax
3.2. Cas d'une réaction non totale
Une réaction est non totale si elle s'arrête alors qu'aucun des réactifs n'a complètement disparu. L'avancement xf est alors inférieur à xmax.
En pratique : Il faut connaître une des quantités finales de matière pour déterminer xf.
3.3. Cas du mélange stœchiométrique
Un mélange est stœchiométrique si les réactifs sont dans les proportions de l'équation. Aucun réactif ne sera en excès. Tous disparaissent.
Pour : aA + bB → cC + dD +... \( \displaystyle\mathsf{\frac{n_A}{a}\ =\ \frac{n_B}{b}} \)
Exercice : Le sulfure d'aluminium est préparé par chauffage des éléments.
2 Al(s) + 3 S(s) → Al2S3(s)
On a préparé 27,0 g de poudre d'aluminium. Quelle masse de fleur de soufre doit-on ajouter pour obtenir un mélange stœchiométrique ?
Masses molaires dans ce tableau