21. Bilan de matière
Prévoir les quantités finales d’une réaction grâce au tableau d’avancement.
ΦRésumé du cours
Avancement
L’avancement x (en mol) mesure l’évolution de la réaction. Pour a A + b B → c C + d D, quand l’avancement vaut x :
n(A) = n₀(A) − a·x ; n(B) = n₀(B) − b·x ; n(C) = c·x ; n(D) = d·x.
Tableau d’avancement
On écrit trois lignes : état initial (x = 0), en cours (x), état final (xmax).
Réactif limitant
- La réaction s’arrête quand un réactif est épuisé : c’est le réactif limitant.
- On calcule x pour lequel chaque réactif s’annule ; xmax est la plus petite valeur.
- Si tous les réactifs s’épuisent en même temps, le mélange est stœchiométrique : n₀(A)/a = n₀(B)/b.
✎Exemples corrigés
Exemple 1
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, avec n₀(H₂) = 3 mol et n₀(O₂) = 2 mol. Trouver xmax, le réactif limitant et l’état final.
Voir la correction
xmax = 1,5 mol, le réactif limitant est H₂.
État final : n(H₂) = 0 ; n(O₂) = 2 − 1,5 = 0,5 mol ; n(H₂O) = 2 × 1,5 = 3 mol.
Exemple 2
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O avec 0,1 mol de CH₄ et 0,3 mol de O₂. Donner l’état final.
Voir la correction
Final : CH₄ 0 ; O₂ 0,1 mol ; CO₂ 0,1 mol ; H₂O 0,2 mol.
?Teste-toi
Clique sur la bonne réponse.
-
Le réactif limitant est celui qui…
Réponse
b) disparaît en premier — Il arrête la réaction. -
xmax est…
Réponse
b) la plus petite des valeurs trouvées — On prend la plus petite. -
Pour A + 2 B → C, le mélange 1 mol de A + 2 mol de B est…
Réponse
a) stœchiométrique — 1/1 = 2/2.
توقع الكميات النهائية لتفاعل بواسطة جدول التقدم.
Φملخص الدرس
التقدم
يقيس التقدم x (بالمول) تطور التفاعل. بالنسبة لـ a A + b B → c C + d D، عندما يكون التقدم x:
n(A) = n₀(A) − a·x ؛ n(B) = n₀(B) − b·x ؛ n(C) = c·x ؛ n(D) = d·x.
جدول التقدم
نكتب ثلاثة أسطر: الحالة البدئية (x = 0)، الحالة الوسيطية (x)، الحالة النهائية (xmax).
المتفاعل المحد
- يتوقف التفاعل عندما يختفي أحد المتفاعلات: إنه المتفاعل المحد.
- نحسب x الذي ينعدم عنده كل متفاعل؛ و xmax هو أصغر قيمة.
- إذا اختفت كل المتفاعلات في نفس الوقت، يكون الخليط تناسبيًا: n₀(A)/a = n₀(B)/b.
✎أمثلة محلولة
مثال 1
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O، مع n₀(H₂) = 3 mol و n₀(O₂) = 2 mol. أوجد xmax والمتفاعل المحد والحالة النهائية.
عرض الحل
xmax = 1,5 mol، والمتفاعل المحد هو H₂.
الحالة النهائية: n(H₂) = 0 ؛ n(O₂) = 2 − 1,5 = 0,5 mol ؛ n(H₂O) = 2 × 1,5 = 3 mol.
مثال 2
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O مع 0,1 mol من CH₄ و 0,3 mol من O₂. أعط الحالة النهائية.
عرض الحل
الحالة النهائية: CH₄ 0 ؛ O₂ 0,1 mol ؛ CO₂ 0,1 mol ؛ H₂O 0,2 mol.
?اختبر نفسك
اضغط على الجواب الصحيح.
-
المتفاعل المحد هو الذي…
الجواب
ب) يختفي أولًا — يوقف التفاعل. -
xmax هو…
الجواب
ب) أصغر القيم المحصل عليها — نأخذ أصغر قيمة. -
بالنسبة لـ A + 2 B → C، الخليط 1 mol من A و 2 mol من B…
الجواب
أ) تناسبي — 1/1 = 2/2.
Résumé rédigé par Nqraw selon le programme officiel marocain.