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Modélisation des transformations chimiques & Bilan de la matière

Modélisation des transformations chimiques & Bilan de la matière.

Modélisation des transformations chimiques et Bilan de la matière, cours et exercices Tronc commun international Tc Biof.
exercices transformations chimiques et Bilan de la matière
transformations chimiques et Bilan de la matière

On arrive à la dernier cours en programme chimie tronc commun Maroc, ou on va étudier les transformations chimique, et bilan de la matière Pendant des réaction chimiques, les partie de notre cours sont:
  • La transformation chimique,
  • Tableau d’évolution d’une transformation chimique,
  • Avancement maximal,
  • cours Bilan de la matière en PDF et Word
  • Exercices transformations chimiques & Bilan de la matière
  • Vidéos a la fin de ce cours.

1)    La transformation chimique

Un système chimique est décrit par les différentes espèces chimiques qui le composent, leurs quantités de matière, leurs états physiques et les conditions de température et de pression.
Le passage d’un système chimique d’un état initial à un état final est appelé transformation chimique. A l’échelle macroscopique cette transformation est modélisée par une réaction chimique dont nous écrivons l’écriture symbolique : l’équation de réaction.

Par exemple, pour modéliser la transformation chimique entre l’oxyde de cuivre et le carbone, on écrit l’équation de réaction suivante :2CuO+C=CO2+2Cu
Si on fait réagir une masse m1 = 0,6 g de carbone et m2 = 1,6 g d'oxyde de cuivre, on pourra décrire l’état initial à partir des quantités de matières suivantes : n1(C)=0.05 mol et n2(CuO)=0.02 mol.

2)    Tableau d’évolution d’une transformation chimique

Faire un bilan de matière consiste à décrire l’état du système au cours de la transformation chimique, en donnant les quantités de matière de chacune des espèces chimiques concernées. Pour cela nous allons construire un tableau et introduire une grandeur décrivant l’évolution du système chimique

a)    Avancement d’une réaction

L’avancement d’une réaction chimique est une variable, notée x, qui permet de déterminer les quantités de matière de réactifs transformés et de produits formés. L’avancement x est une quantité de matière qui s’exprime donc en mol.
A l’état initial, l’avancement est nul et à l’état final l’avancement est maximal (noté xmax). Au cours de la transformation 0 < x < x max.
Remarque : la présentation Power Point Avancement_sandwichs est une manière simple et ludique de comprendre rapidement ce que représente concrètement l’avancement en chimie.

b)   Tableau d’avancement

Le tableau descriptif de l’évolution de la transformation est donné pour une réaction entre des espèces A et B donnant C et D (a, b, c et d représentent les coefficients stœchiométriques). Toutes les valeurs sont données en mol, puisqu’il s’agit de quantités de matière.

Equation de réaction
        a A          +        b B           ®        c C         +          d D

Avancement
(en mol)
nA
(en mol)
nB
(en mol)
nC
(en mol)
nD
(en mol)
Etat initial
0
nAi
nBi
nCi
nDi
En cours de transformation
x
nAia.x
(ce qui reste)
nBi b.x
(ce qui reste)
nCi + c.x

nDi + d.x
Pour continuer l’exemple de la réaction entre l’oxyde de cuivre et le carbone, voici le tableau d’avancement obtenu avec l’état initial évoqué dans le paragraphe 3 :

Equation de réaction
        2 CuO      +        C           ®        CO2         +         2 Cu

Avancement
(en mol)
nCuO
(en mol)
nC
(en mol)
nCO2
(en mol)
nCu
(en mol)
Etat initial
0
0,02
0,05
0
0
En cours de transformation
x
0,02– 2.x
(ce qui reste)
0,05 – x
(ce qui reste)
x
(se forme)
2.x
(se forme)

          Vous noterez bien de quelle manière les coefficients stœchiométriques 
interviennent en facteur de l’avancement pour indiquer qu’une espèce est consommée deux fois plus vite (pour CuO par exemple).

a)    Avancement maximal

L’état final d’un système chimique en évolution est atteint lorsque les quantités de matières des réactifs n’évoluent plus. L’avancement vaut alors x max.
L’avancement maximal est la plus petite valeur de l’avancement pour laquelle la quantité de matière d’un des réactifs est nulle. Ce réactif qui a été entièrement consommé lors de la transformation chimique est appelé réactif limitant.
Pour notre exemple, nous avons deux hypothèses à faire :
·       Soit CuO est réactif limitant. Dans ce cas, à l’état final, nous avons : 0,02– 2.xmax = 0, donc xmax = 0,01 mol
·       Soit C est réactif limitant. Dans ce cas, nous avons : 0,05–xmax = 0, donc xmax = 0,05 mol
On choisit la plus petite valeur de l’avancement xmax = 0,01 mol et le réactif limitant est donc l’oxyde de cuivre.
Remarques :
·       Si nous avions pris la plus grande valeur, cela nous aurait amené à une quantité négative d’oxyde de cuivre à l’état final. Ce qui n’a pas de sens.
·       Le réactif qui n’est pas limitant est dit en excès.
·       Il peut arriver que les deux réactifs soient limitants. On est alors dans les proportions stœchiométriques et il ne reste aucun réactif à l’état final.

Cours transformations chimiques & Bilan de la matière.

vous pouvez Télécharger le cours transformations chimiques & Bilan de la matière par ces liens:
cours 1.pdf

Exercices corrigés Transformations chimiques & Bilan de la matière.

vous trouvez ici des exemples des séries d'exercices concerne le cours Modélisation des transformations chimiques et Bilan de la matière avec correction. Télécharger par ces liens les exercices:
Série N1.pdf
Correction Série N1.pdf
Vidéo Réaction chimiques et  Bilan de la matière:

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