La réaction chimique

1. La réaction chimique Exercice.

2. Exercice 3. • Le chalumeau oxyacétylénique est alimenté par deux gaz : l’acétylène C2H2 et le dioxygène. La combustion de l’acétylène porte le métal chauffé à très haute température. En fermant l’arrivée d’acétylène, le métal brûle ensuite sous le jet de dioxygène pur. • La combustion du fer dans le dioxygène donne l’oxyde de fer Fe3O4. Ecrire et équilibrer l’équation bilan de cette réaction. • Calculer la masse de fer disparue lorsque 200 g de dioxygène ont brûlé. • Calculer le volume de dioxygène nécessaire pour brûler 84 g de fer. • Données : MH = 1 g/mol ; MO = 16 g/mol ; MC = 12 g/mol ; MFe = 56 g/mol  • VM = 24 L/mol. Explication du principe de fonctionnement du chalumeau. Aucune importance pour la suite de l’exercice.

3. La combustion du fer dans le dioxygène donne l’oxyde de fer Fe3O4. Ecrire et équilibrer l’équation bilan de cette réaction. Fe + O2 → Fe3O4

4. La combustion du fer dans le dioxygène donne l’oxyde de fer Fe3O4. Ecrire et équilibrer l’équation bilan de cette réaction. Fe + O2 → Fe3O4 3 2 1 atome de Fe 2 atome de O 3 atome de Fe 4 atome de O

5. Calculer la masse de fer disparue lorsque 200 g de dioxygène ont brûlé. Pour calculer cette masse de fer je vous propose de compléter un tableau. Voici la méthode que je vous propose. ? ? ? 200 g

6. 3 2 1 Etape2 Etape3 Etape 1

7. Etape 1 : On cherche à calculer un nombre de moles (n) connaissant une masse (m). Il faut donc utiliser la formule : n = m / M Etape2 Etape3 Etape 1

8. m n = M Masse S’exprime en grammes (g) Masse molaire S’exprime en grammes par mole (g/mol) Nombre de moles S’exprime en moles (mol)

9. m n = M Pour calculer M : On a besoin de connaître la formule chimique de la molécule, O2 , ensuite on affectue le calcul suivant M(O2) = 2 * M(o) = 2 * 16 = 32 g/mol On remplace m par 200 Voir énoncé Nous cherchons n Il faut calculer M

10. m n = 32 200 = 6,25 mol

11. Pour l’étape 2 on utilise le fait que les coefficients et les nombres de moles sont des grandeurs proportionnelles. Etape2 Etape3 Etape 1

12. Etape2 9,375 Etape3 Etape 1

13. Etape2 Etape3 Etape 1 Pour l’étape 3 on utilise la même formule qu’à l’étape 1.

14. m n = M Masse S’exprime en grammes (g) Masse molaire S’exprime en grammes par mole (g/mol) Nombre de moles S’exprime en moles (mol)

15. m n = M Pour remplacer M : On cherche dans l’énoncé la masse molaire de Fe. M(Fe) = 56 g/mol On cherche la valeur de m On remplace n par 9,375 Il faut remplacer M par sa valeur

16. m m Donc m = 9,375 * 56 = 525 g 9,375 = 56

17. Etape2 Etape3 Etape 1

18. Calculer la masse de fer disparue lorsque 200 g de dioxygène ont brûlé. La masse de fer qui a disparue est 525 g

19. Calculer le volume de dioxygène nécessaire pour brûler 84 g de fer. 84 g

20. 84 g de fer correspond à 1,5 moles 84 g

21. m n = M On remplace m par 84 Pour remplacer M : On cherche dans l’énoncé la masse molaire de Fe. M(Fe) = 56 g/mol Nous cherchons n Il faut remplacer M par sa valeur

22. m 84 n = Donc n = 1,5 mol 56

23. proportionnalité 1 84 g

24. On va calculer un volume. Il faut utiliser la formule n = V / VM 84 g

25. V n = VM Volume S’exprime en litres (L) Volume molaire S’exprime en litres par mole (g/mol) Nombre de moles S’exprime en moles (mol)

26. Pour remplacer VM : On cherche dans l’énoncé. VM = 24 L/mol On cherche V V n = VM On remplace n par 1 Il faut remplacer VM par sa valeur

27. V 1 = D’où V = 1 * 24 = 24 L 24

28. 84 g

29. Calculer le volume de dioxygène nécessaire pour brûler 84 g de fer. Le volume de dioxygène nécessaire pour brûler 84 g de fer est 24 L.