Neutralisation d’une marée acide

Neutralisation d’une marée acide

Neutralisation d’une marée acide

Contexte : La chimie au secours de l'environnement.

Les "marées acides" sont des déversements accidentels de substances acides dans l'environnement, par exemple suite à un accident de transport. Ces événements représentent une menace écologique grave, car une forte acidité peut détruire la faune et la flore aquatique. L'intervention rapide consiste à neutraliserRéaction chimique entre un acide et une base qui produit un sel et de l'eau. Le but est de ramener le pH de la solution vers la neutralité (pH=7). l'acide déversé à l'aide d'une base. Le succès de cette opération repose sur un calcul précis des quantités : la stœchiométrieÉtude des rapports quantitatifs des réactifs et des produits dans une réaction chimique. Elle permet de calculer les quantités de substances consommées et produites.. Cet exercice vous place au cœur d'une équipe d'intervention d'urgence.

Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre comment des concepts fondamentaux de la chimie, comme la mole, la concentration molaire et l'équilibrage d'équations, sont directement appliqués pour résoudre des problèmes concrets et critiques du monde réel. C'est le lien direct entre la théorie vue en classe et la pratique sur le terrain.


Objectifs Pédagogiques

  • Écrire et équilibrer l'équation d'une réaction de neutralisation acide-base.
  • Calculer une quantité de matière (moles) à partir d'un volume et d'une concentration molaireQuantité de matière (en moles) d'un soluté dissoute par litre de solution. Son unité est la mole par litre (mol·L⁻¹)..
  • Utiliser les coefficients stœchiométriques pour déterminer la quantité de réactif nécessaire.
  • Calculer le volume d'une solution nécessaire pour une réaction complète.
  • Se familiariser avec les calculs impliquant des litres, des moles et des concentrations.

Données de l'intervention

Un camion-citerne a accidentellement déversé de l'acide sulfurique dans un petit lac. L'équipe d'intervention dispose d'une solution d'hydroxyde de sodium (soude) pour neutraliser la pollution. Votre mission est de calculer le volume exact de solution de soude à utiliser.

Schéma de la situation d'urgence
H₂SO₄ Lac NaOH
Paramètre Symbole / Formule Valeur Unité
Volume d'acide déversé \(V_{\text{acide}}\) 500 \(\text{L}\)
Concentration de l'acide \(C_{\text{acide}}\) 2,0 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\)
Agent de neutralisation \(\text{NaOH}\) - -
Concentration de la base \(C_{\text{base}}\) 5,0 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\)
Masses molaires atomiques \(M\) H: 1, O: 16, Na: 23, S: 32 \(\text{g} \cdot \text{mol}^{\text{-1}}\)

Questions à traiter

  1. Écrire l'équation ajustée de la réaction de neutralisation entre l'acide sulfurique (\(\text{H_2SO_4}\)) et l'hydroxyde de sodium (\(\text{NaOH}\)).
  2. Calculer la quantité de matière (en moles) d'acide sulfurique déversée.
  3. En déduire la quantité de matière (en moles) d'hydroxyde de sodium nécessaire pour une neutralisation complète.
  4. Calculer le volume de la solution d'hydroxyde de sodium que l'équipe doit utiliser.

Les bases de la Stœchiométrie

Avant de plonger dans la correction, revoyons quelques concepts clés de la chimie des solutions.

1. La Mole et la Concentration Molaire :
La mole est l'unité de la "quantité de matière" (notée \(n\)). Une mole contient environ \(6,022 \times 10^{23}\) entités (atomes, molécules...). La concentration molaire (\(C\)) d'une solution est la quantité de matière de soluté par litre de solution. La relation fondamentale est : \[ n = C \times V \] où \(n\) est en moles (mol), \(C\) en mol/L et \(V\) en litres (L).

2. L'Équation Chimique et la Stœchiométrie :
Une équation chimique décrit une transformation. Elle doit être "ajustée" ou "équilibrée", c'est-à-dire respecter la conservation des atomes et des charges. Les nombres placés devant les formules, appelés coefficients stœchiométriques, indiquent les proportions dans lesquelles les réactifs réagissent et les produits se forment.

3. La Neutralisation Acide-Base :
C'est la réaction entre un acide (qui libère des ions \(H^+\) en solution) et une base (qui libère des ions \(OH^-\) ou en capte). La réaction fondamentale est \(H^+ + OH^- \rightarrow H_2O\). À l'équivalence, la quantité de \(H^+\) apportée par l'acide est égale à la quantité de \(OH^-\) apportée par la base (ou plus généralement, les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques).


Correction : Neutralisation d’une marée acide

Question 1 : Écrire l'équation de la réaction

Principe (le concept physique)

Une réaction de neutralisation entre un acide fort et une base forte produit de l'eau et un sel. L'acide sulfurique (\(\text{H_2SO_4}\)) est un diacide, il peut libérer deux protons (\(\text{H}^+\)). L'hydroxyde de sodium (\(\text{NaOH}\)) est une monobase, elle libère un ion hydroxyde (\(\text{OH}^-\)). Il faudra donc deux unités de NaOH pour neutraliser complètement une unité de \(\text{H_2SO_4}\).

Mini-Cours (approfondissement théorique)

L'équation doit respecter la loi de conservation de la matière (loi de Lavoisier) : le nombre d'atomes de chaque élément doit être identique du côté des réactifs (à gauche) et des produits (à droite). On ajuste les coefficients stœchiométriques pour atteindre cet équilibre. Les ions qui ne participent pas directement à la formation de l'eau (\(\text{Na}^+\) et \(\text{SO}_4^{\text{2-}}\)) sont appelés ions spectateurs ; ils se combinent pour former le sel dissous.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Imaginez que chaque \(\text{H_2SO_4}\) a deux "bras" acides (\(\text{H}^+\)) à neutraliser, tandis que chaque \(\text{NaOH}\) n'a qu'un "bras" basique (\(\text{OH}^-\)). Il est logique qu'il faille deux \(\text{NaOH}\) pour "donner la main" aux deux \(\text{H}^+\) d'un seul \(\text{H_2SO_4}\). Cette image simple aide à visualiser le rapport 1 pour 2.

Normes (la référence réglementaire)

L'écriture des formules chimiques et l'équilibrage des équations suivent les conventions établies par l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA ou IUPAC en anglais). Ces règles garantissent que les chimistes du monde entier communiquent de manière claire et univoque.

Formule(s) (l'outil mathématique)

La forme générale non équilibrée est : \(\text{Acide} + \text{Base} \rightarrow \text{Sel} + \text{Eau}\).

\[ \text{H_2SO_4} + \text{NaOH} \rightarrow \text{Na_2SO_4} + \text{H_2O} \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que la réaction est totale et rapide, ce qui est le cas pour la réaction entre un acide fort et une base forte. On ne considère pas d'autres réactions parasites.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Réactif 1 (acide) : Acide sulfurique (\(\text{H_2SO_4}\))
  • Réactif 2 (base) : Hydroxyde de sodium (\(\text{NaOH}\))
Astuces(Pour aller plus vite)

Pour équilibrer, commencez par les ions polyatomiques qui restent intacts (comme \(\text{SO}_4^{\text{2-}}\)). Ensuite, équilibrez les ions métalliques (comme \(\text{Na}^+\)). Enfin, ajustez l'eau (\(\text{H_2O}\)) pour équilibrer les atomes d'hydrogène et d'oxygène. Cette méthode est souvent la plus rapide.

Schéma (Avant les calculs)
Réactifs avant la réaction
H₂SO₄(2 H⁺, 1 SO₄²⁻)+NaOH(1 Na⁺, 1 OH⁻)
Calcul(s) (l'application numérique)

1. Équilibrer les ions Sodium (Na) : Il y a 2 Na dans \(\text{Na_2SO_4}\) à droite, donc il faut un coefficient 2 devant NaOH à gauche.

\[ \text{H_2SO_4} + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{Na_2SO_4} + \text{H_2O} \]

2. Équilibrer les atomes d'Hydrogène (H) et d'Oxygène (O) : À gauche, on a maintenant 2 H (de l'acide) + 2 H (de la soude) = 4 H. À droite, il faut donc 4 H, ce qui nécessite un coefficient 2 devant \(\text{H_2O}\). Vérifions l'oxygène : 4 (de \(\text{SO}_4\)) + 2 (de \(\text{NaOH}\)) = 6 à gauche. 4 (de \(\text{SO}_4\)) + 2 (de \(\text{H_2O}\)) = 6 à droite. C'est équilibré.

\[ \text{H_2SO_4} + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \text{Na_2SO_4} + 2\,\text{H_2O} \]
Schéma (Après les calculs)
Proportions Stœchiométriques
1H₂SO₄réagit avec2NaOH
Réflexions (l'interprétation du résultat)

L'équation équilibrée nous donne le rapport crucial pour toute la suite : 1 mole de \(\text{H_2SO_4}\) réagit avec 2 moles de \(\text{NaOH}\). Cette proportion de 1 pour 2 est la clé de la stœchiométrie de cette réaction.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

L'erreur la plus commune est d'oublier que l'acide sulfurique est un diacide. Une équation non équilibrée (avec un rapport 1:1) mènerait à utiliser deux fois moins de soude que nécessaire, laissant le milieu dangereusement acide.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • Toujours commencer par écrire et équilibrer l'équation de la réaction.
  • Les coefficients stœchiométriques donnent les proportions en moles.
  • Un diacide comme \(\text{H_2SO_4}\) libère deux protons (\(\text{H}^+\)) et nécessite donc deux équivalents de monobase (\(\text{NaOH}\)).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

Le concept d'acide et de base a été formalisé pour la première fois par Svante Arrhenius en 1884. Il a défini les acides comme des substances produisant des ions \(\text{H}^+\) en solution et les bases comme produisant des ions \(\text{OH}^-\). Cette définition, bien que complétée depuis (par Brønsted-Lowry et Lewis), reste le fondement de la compréhension des réactions de neutralisation.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
L'équation de la réaction est : \(\text{H_2SO_4} + 2 \text{NaOH} \rightarrow \text{Na_2SO_4} + 2 \text{H_2O}\).
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Équilibrez la réaction entre l'acide phosphorique (\(\text{H_3PO_4}\), un triacide) et la soude (\(\text{NaOH}\)). Quel est le coefficient devant NaOH ?

Question 2 : Calculer la quantité de matière d'acide

Principe (le concept physique)

La quantité de matière (nombre de moles) d'une substance en solution est directement proportionnelle à sa concentration et au volume de la solution. C'est une mesure du nombre de molécules d'acide qui ont été déversées et qui doivent être neutralisées.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

La mole est l'unité du Système International pour la quantité de matière. Une mole correspond à un nombre spécifique d'entités, le nombre d'Avogadro (\(N_A \approx 6,022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{\text{-1}}\)). La concentration molaire \(C\) est donc une mesure de la "densité" de ces entités dans un volume donné. La formule \(n=C \times V\) est l'une des relations les plus fondamentales en chimie des solutions.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Pensez à la concentration comme à la richesse d'un sirop. Un sirop très concentré (C élevée) contiendra beaucoup de sucre (n élevé) même dans un petit verre (V petit). Pour obtenir une grande quantité de sucre, on peut soit prendre beaucoup de sirop peu concentré, soit un peu de sirop très concentré. C'est la même logique ici avec les moles.

Normes (la référence réglementaire)

La mole (symbole : mol) est l'une des sept unités de base du Système International d'unités (SI). Sa définition est rigoureusement fixée par les instances internationales de métrologie, garantissant que les mesures quantitatives en chimie sont standardisées et comparables partout dans le monde.

Formule(s) (l'outil mathématique)

La relation entre quantité de matière (\(n\)), concentration (\(C\)) et volume (\(V\)) est :

\[ n = C \times V \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que le volume et la concentration de la solution d'acide déversée sont connus avec une précision suffisante. On considère également que la solution est parfaitement homogène.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Concentration de l'acide, \(C_{\text{acide}} = 2,0 \, \text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\)
  • Volume de l'acide, \(V_{\text{acide}} = 500 \, \text{L}\)
Astuces(Pour aller plus vite)

Avant tout calcul, vérifiez toujours la cohérence des unités. Ici, la concentration est en mol/L et le volume en L. Les litres vont se simplifier, et le résultat sera bien en moles. Si le volume était en mL, il faudrait le convertir en L en divisant par 1000.

Schéma (Avant les calculs)
Quantification de la pollution
V = 500 LC = 2,0 mol/Ln = ?
Calcul(s) (l'application numérique)

On applique directement la formule. Les unités (\(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\) et L) sont déjà cohérentes.

\[ \begin{aligned} n_{\text{acide}} &= C_{\text{acide}} \times V_{\text{acide}} \\ &= 2,0 \, \text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}} \times 500 \, \text{L} \\ &= 1000 \, \text{mol} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Quantité de matière calculée
V = 500 LC = 2,0 mol/Ln = 1000 mol
Réflexions (l'interprétation du résultat)

Il y a 1000 moles d'acide sulfurique à neutraliser. Ce chiffre est la base de tous les calculs suivants. Il quantifie l'ampleur de la pollution chimique.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

Attention aux unités de volume ! Si le volume était donné en millilitres (mL) ou en mètres cubes (m³), il faudrait impérativement le convertir en litres (L) avant d'utiliser la formule avec une concentration en mol/L.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • La formule clé est \(n = C \times V\).
  • La quantité de matière \(n\) s'exprime en moles (mol).
  • La cohérence des unités (L et mol/L) est essentielle avant tout calcul.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

Le concept de la mole a été introduit par Wilhelm Ostwald en 1894. Il a permis de faire le pont entre le monde microscopique des atomes et des molécules et le monde macroscopique des masses et des volumes que nous pouvons mesurer en laboratoire, révolutionnant ainsi la chimie.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
La quantité d'acide sulfurique déversée est de 1000 mol.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Calculez la quantité de matière (en mol) dans 200 L d'une solution d'acide chlorhydrique à 0,5 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\).

Question 3 : Calculer la quantité de matière de base nécessaire

Principe (le concept physique)

C'est ici que la stœchiométrie intervient. L'équation équilibrée nous a montré que le rapport de réaction est de 1 mole d'acide pour 2 moles de base. Pour neutraliser toutes les molécules d'acide, il faut donc apporter deux fois plus de molécules de base.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

Un tableau d'avancement est un outil puissant pour suivre les quantités de matière au cours d'une réaction. Pour une réaction \(aA + bB \rightarrow cC\), la relation à l'équivalence (quand les deux réactifs sont entièrement consommés) est \(\frac{n_A}{a} = \frac{n_B}{b}\). C'est l'application directe des proportions données par les coefficients stœchiométriques \(a\) et \(b\).

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Pensez à une recette de cuisine. Si la recette d'un gâteau (le produit) demande 1 part de farine pour 2 parts de sucre (les réactifs), et que vous avez 1000 parts de farine, vous savez instinctivement qu'il vous faudra 2000 parts de sucre. La stœchiométrie, c'est la "recette" de la réaction chimique.

Normes (la référence réglementaire)

Ce calcul est une application directe de la loi des proportions définies (ou loi de Proust), qui stipule qu'un composé chimique donné contient toujours ses éléments constitutifs dans des proportions fixes, et de la loi des proportions multiples (Dalton), qui régit la manière dont ces éléments se combinent.

Formule(s) (l'outil mathématique)

D'après l'équation \(1\,\text{H_2SO_4} + 2\,\text{NaOH} \rightarrow \dots\), la relation à l'équivalence est :

\[ \frac{n_{\text{H_2SO_4}}}{1} = \frac{n_{\text{NaOH}}}{2} \quad \Rightarrow \quad n_{\text{NaOH}} = 2 \times n_{\text{H_2SO_4}} \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que l'objectif est une neutralisation complète et exacte, sans excès de l'un ou l'autre des réactifs. On suppose que la réaction se déroule comme prévu par l'équation bilan.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Quantité d'acide, \(n_{\text{acide}} = 1000 \, \text{mol}\) (du calcul Q2)
  • Coefficient stœchiométrique de l'acide : 1
  • Coefficient stœchiométrique de la base : 2
Astuces(Pour aller plus vite)

Pour trouver la quantité d'un produit B à partir d'un produit A, la formule générale est toujours : \(n_B = n_A \times \frac{\text{coeff. de B}}{\text{coeff. de A}}\). Ici, \(n_{\text{NaOH}} = n_{\text{H_2SO_4}} \times \frac{2}{1}\). C'est une méthode infaillible.

Schéma (Avant les calculs)
La balance stœchiométrique
1000 mol H₂SO₄? mol NaOHRapport 1 : 2
Calcul(s) (l'application numérique)

On utilise la proportion stœchiométrique.

\[ \begin{aligned} n_{\text{base}} &= 2 \times n_{\text{acide}} \\ &= 2 \times 1000 \, \text{mol} \\ &= 2000 \, \text{mol} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
L'équilibre stœchiométrique
1000 mol H₂SO₄2000 mol NaOHÉQUILIBRE
Réflexions (l'interprétation du résultat)

Il faut 2000 moles d'hydroxyde de sodium. Ce calcul est le cœur de la résolution du problème : il traduit une proportion entre molécules en une quantité de matière concrète à utiliser.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

L'erreur serait d'oublier les coefficients stœchiométriques et de conclure à tort que \(n_{\text{acide}} = n_{\text{base}}\). Cette erreur est fréquente et mène à une sous-estimation critique de la quantité de réactif nécessaire.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • Les coefficients de l'équation équilibrée sont des rapports de moles.
  • La relation \(\frac{n_A}{a} = \frac{n_B}{b}\) est la clé pour trouver la quantité d'un réactif à partir d'un autre.
  • Le tableau d'avancement est un outil formel pour visualiser ces rapports.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

En chimie analytique, la technique du titrage utilise ce principe avec une très grande précision. On ajoute goutte à goutte une solution de concentration connue (le titrant) à une solution de concentration inconnue (le titré) jusqu'à atteindre l'équivalence (repérée par un changement de couleur), ce qui permet de calculer la concentration inconnue.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
Il faut une quantité de 2000 mol d'hydroxyde de sodium.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Pour la combustion du méthane \(\text{CH_4} + 2 \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2 \text{H_2O}\), combien de moles d'oxygène (\(\text{O}_2\)) faut-il pour brûler 50 moles de méthane (\(\text{CH_4}\)) ?

Question 4 : Calculer le volume de base à utiliser

Principe (le concept physique)

Maintenant que nous savons combien de moles de soude sont nécessaires, et connaissant la concentration de la solution de soude disponible, nous pouvons calculer le volume de cette solution qu'il faut déverser. C'est l'inverse du calcul de la question 2 : au lieu de calculer des moles à partir d'un volume, on calcule un volume à partir de moles.

Mini-Cours (approfondissement théorique)

Le réarrangement de formules est une compétence mathématique essentielle en sciences. Partir de \(n = C \times V\) et en déduire \(V = n/C\) ou \(C = n/V\) est une manipulation algébrique de base. Il est crucial de bien identifier quelle est la variable connue et laquelle est l'inconnue que l'on cherche à isoler.

Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)

Imaginez que vous devez distribuer 2000 prospectus. Chaque paquet que vous avez contient 5 prospectus. Combien de paquets devez-vous distribuer ? Vous faites naturellement \(2000 / 5 = 400\). C'est exactement le même calcul : \(n=2000\) moles à "distribuer", et chaque litre de solution "contient" \(C=5\) moles.

Normes (la référence réglementaire)

En laboratoire ou dans l'industrie, la préparation et l'utilisation de solutions de concentration précise sont régies par des Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL). Les instruments de mesure de volume (fioles jaugées, pipettes, buret tes) sont étalonnés selon des normes (comme les normes ISO) pour garantir l'exactitude des calculs.

Formule(s) (l'outil mathématique)

On repart de la formule \(n = C \times V\) que l'on réarrange pour isoler le volume V :

\[ V = \frac{n}{C} \]
Hypothèses (le cadre du calcul)

On suppose que la concentration de la solution de base commerciale est fiable et homogène. On néglige les effets de la dilution et de la température sur les volumes lors du mélange.

Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
  • Quantité de base requise, \(n_{\text{base}} = 2000 \, \text{mol}\) (du calcul Q3)
  • Concentration de la base, \(C_{\text{base}} = 5,0 \, \text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\)
Astuces(Pour aller plus vite)

Avant de calculer, estimez l'ordre de grandeur. La quantité de matière est 2000, la concentration est 5. Le résultat devrait être de l'ordre de \(2000/5 = 400\). Si votre calculatrice donne 0.4 ou 40000, vous avez probablement fait une erreur de conversion ou de saisie.

Schéma (Avant les calculs)
Objectif de distribution
Solution de NaOHC = 5,0 mol/LObjectif: n = 2000 molV = ?
Calcul(s) (l'application numérique)

On applique la formule avec les valeurs calculées et données.

\[ \begin{aligned} V_{\text{base}} &= \frac{n_{\text{base}}}{C_{\text{base}}} \\ &= \frac{2000 \, \text{mol}}{5,0 \, \text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}} \\ &= 400 \, \text{L} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Volume à utiliser
Solution de NaOHC = 5,0 mol/LInstruction :Utiliser 400 L
Réflexions (l'interprétation du résultat)

La réponse finale est une instruction claire et directement applicable pour l'équipe d'intervention : "Déversez 400 litres de votre solution de soude". La chimie a permis de passer d'un problème complexe à une action simple et quantifiée.

Points de vigilance (les erreurs à éviter)

Vérifiez toujours que le résultat est plausible. Si la concentration de la base était très faible, il faudrait un volume énorme. Si elle était très forte, un petit volume suffirait. Ici, la base est plus concentrée que l'acide (5 mol/L vs 2 mol/L), mais comme il en faut 2 fois plus en moles, le volume final (400 L) est du même ordre de grandeur que le volume d'acide (500 L), ce qui est cohérent.

Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
  • La formule clé réarrangée est \(V = n / C\).
  • Cette étape convertit une quantité de matière (abstraite) en un volume (mesurable).
  • Toujours faire une estimation rapide pour vérifier la plausibilité du résultat final.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)

Dans l'industrie chimique, d'immenses cuves de stockage contiennent des solutions de concentrations standardisées. Des systèmes de pompage et de débitmètres automatisés, contrôlés par ordinateur, permettent d'injecter des volumes très précis de réactifs dans les réacteurs, en se basant exactement sur ce type de calculs stœchiométriques.

FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
L'équipe d'intervention doit utiliser 400 L de la solution d'hydroxyde de sodium.
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)

Quel volume (en L) d'une solution à 10 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\) faut-il prélever pour obtenir 50 moles de soluté ?


Outil Interactif : Paramètres de Neutralisation

Modifiez les paramètres du déversement pour voir comment le volume de base nécessaire est impacté.

Paramètres du Déversement
500 L
2.0 mol·L⁻¹
5.0 mol·L⁻¹
Résultats Clés
Moles d'acide à neutraliser -
Volume de base requis (L) -

Le Saviez-Vous ?

Le terme "stœchiométrie" a été inventé par le chimiste allemand Jeremias Benjamin Richter en 1792. Il vient du grec ancien "stoikheion" (élément) et "metron" (mesure). Richter fut l'un des premiers à énoncer que les substances chimiques réagissent selon des rapports de masse fixes et définis, jetant ainsi les bases de la chimie quantitative moderne.


Foire Aux Questions (FAQ)

Que se passe-t-il si on met trop de soude ?

Si on dépasse le point de neutralisation, l'excès d'hydroxyde de sodium rendra le milieu basique (ou alcalin), avec un pH supérieur à 7. Cela peut aussi être nocif pour l'environnement, bien que souvent moins agressivement qu'un acide fort. C'est pourquoi un calcul stœchiométrique précis est essentiel pour viser un pH neutre de 7.

Pourrait-on utiliser une autre base, comme le calcaire ?

Oui, absolument. Le carbonate de calcium (\(\text{CaCO_3}\)), principal constituant du calcaire, est souvent utilisé pour neutraliser les sols acides en agriculture. La réaction serait \(\text{H_2SO_4} + \text{CaCO_3} \rightarrow \text{CaSO_4} + \text{H_2O} + \text{CO_2}\). Le choix de la base dépend de son coût, de sa disponibilité, de sa sécurité d'emploi et des produits formés (certains sels peuvent être indésirables).


Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Si on devait neutraliser de l'acide chlorhydrique (HCl, un monoacide) au lieu de l'acide sulfurique, à mêmes concentration et volume, il faudrait...

2. Si la solution de soude était deux fois moins concentrée (2,5 \(\text{mol} \cdot \text{L}^{\text{-1}}\)), quel volume faudrait-il utiliser ?


Stœchiométrie
Domaine de la chimie qui étudie les relations quantitatives (en moles, masse, volume) entre les réactifs et les produits au cours d'une réaction chimique.
Concentration Molaire (Molarité)
Mesure de la concentration d'une espèce chimique en solution, exprimée en nombre de moles par litre de solution (mol/L).
Neutralisation
Réaction entre un acide et une base qui s'annulent mutuellement. Dans le cas d'acides et bases forts, le pH de la solution résultante est de 7 (neutre).
Neutralisation d’une marée acide

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Calculs sur l’Acide Acétylsalicylique Calculs sur l’Acide Acétylsalicylique Contexte : L'acide acétylsalicyliquePrincipe actif de l'aspirine, l'un des médicaments les plus consommés au monde pour ses propriétés analgésiques, antipyrétiques et anti-inflammatoires.....

Calcul de l’énergie libérée de glucose
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Calcul de l’énergie libérée de glucose Calcul de l’énergie libérée de glucose Contexte : La combustionRéaction chimique exothermique (qui libère de la chaleur) entre un combustible (ici, le glucose) et un comburant (le dioxygène). du glucose. Le glucose (C₆H₁₂O₆) est...

Vitesse de Réaction et Effet du Catalyseur
Vitesse de Réaction et Effet du Catalyseur

Vitesse de Réaction et Effet du Catalyseur Vitesse de Réaction et Effet du Catalyseur Contexte : La cinétique chimiqueLa branche de la chimie qui étudie la vitesse des réactions chimiques et les facteurs qui l'influencent (température, concentration, catalyseurs...)....

Calcul de la masse de butane
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Exercice : Calcul de la Masse de Butane Calcul de la Masse de Butane Contexte : Le volume molaire des gazLe volume occupé par une mole de n'importe quel gaz dans des conditions de température et de pression données. Il est indépendant de la nature du gaz.. Les gaz...

Dosage de l’Acide Chlorhydrique
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Exercice : Dosage de l’Acide Chlorhydrique Dosage de l’Acide Chlorhydrique par Titrage Contexte : Le titrage acido-basiqueTechnique de laboratoire permettant de déterminer la concentration d'une solution acide ou basique en la faisant réagir avec une autre solution de...

Dissolution du Chlorure de Sodium
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Exercice : Concentration Molaire après Dissolution du NaCl Dissolution du Chlorure de Sodium Contexte : La dissolutionProcessus par lequel un soluté se dissout dans un solvant pour former une solution. du chlorure de sodiumComposé ionique de formule NaCl, plus connu...

Étude de la Solubilité du Diode
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Étude de la Solubilité du Diode (I2) Étude de la Solubilité du Diode (\(\text{I}_2\)) Contexte : Comprendre la solubilitéCapacité d'une substance (soluté) à se dissoudre dans une autre substance (solvant) pour former une solution homogène.. La solubilité est une...

Réaction de l’Heptane avec l’Oxygène
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Exercice : Réaction de l’Heptane avec l’Oxygène Réaction de l’Heptane avec l’Oxygène Contexte : La stœchiométrieÉtude des relations quantitatives entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique. des réactions de combustionRéaction chimique exothermique...

Réactifs pour une Réaction de Précipitation
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Calcul Stœchiométrique : Réaction de Précipitation Réactifs pour une Réaction de Précipitation Contexte : La stœchiométrieDomaine de la chimie qui étudie les relations quantitatives (masse, volume, moles) entre les réactifs et les produits au cours d'une réaction...

Concentration d’une Solution Électrolytique
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Concentration d’une Solution Électrolytique Concentration d’une Solution Électrolytique Contexte : Préparation d'une solution pour l'électrolyse. En chimie, de nombreuses applications comme la galvanoplastie (dépôt d'une fine couche de métal) ou le fonctionnement des...

Calcul de la Solubilité du Chlorure de Sodium
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Calcul de la Solubilité du Chlorure de Sodium Calcul de la Solubilité du Chlorure de Sodium Contexte : La dissolution d'un solide ionique. La solubilitéMasse maximale de soluté que l'on peut dissoudre dans un certain volume de solvant, à une température donnée. est...

Dissolution du CuSO₄ en Milieu Aqueux
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Dissolution du CuSO₄ en milieu aqueux Dissolution du CuSO₄ en milieu aqueux Contexte : La préparation de solutions colorées. Le sulfate de cuivre (II) anhydre, \(\text{CuSO}_4\), est une poudre blanche. Lorsqu'on la dissout dans l'eau, elle forme une solution d'un...

Calcul de la Masse Molaire de l’Aspirine
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Calcul de la Masse Molaire de l’Aspirine Calcul de la Masse Molaire de l’Aspirine Contexte : Du médicament à la mole. L'aspirine, ou acide acétylsalicylique, est l'un des médicaments les plus connus au monde. En chimie, pour comprendre et quantifier les réactions,...

Calcul de la masse molaire de l’eau
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Calcul de la Masse Molaire de l’Eau (H₂O) Calcul de la Masse Molaire de l’Eau (H₂O) Contexte : Du monde atomique au monde visible, le pont de la mole. En chimie, toutes les réactions se produisent à l'échelle des atomes et des molécules, une échelle infiniment petite....

Concentration d’Acide dans les Eaux Usées
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Concentration d’Acide dans les Eaux Usées Concentration d’Acide dans les Eaux Usées Contexte : Le contrôle de l'acidité, un enjeu majeur pour l'environnement. En chimie environnementale, la mesure de l'acidité des rejets industriels est une étape cruciale avant leur...

Calcul de la masse molaire du glucose
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Calcul de la Masse Molaire du Glucose Calcul de la Masse Molaire du Glucose Contexte : La "carte d'identité" des molécules. En chimie, la masse molaireLa masse d'une mole (environ 6.022 x 10²³ entités) d'une substance. Elle s'exprime en grammes par mole (g/mol). C'est...

Réaction de synthèse organique
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Réaction de synthèse organique Réaction de synthèse organique Contexte : La chimie des arômes, une synthèse contrôlée. En chimie organique, la synthèse de molécules est au cœur du métier de chimiste. La réaction d'estérificationRéaction chimique entre un acide...

Impact des Catalyseurs sur les Réactions
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Impact des Catalyseurs sur les Réactions Chimiques Impact des Catalyseurs sur les Réactions Chimiques Contexte : Accélérer la chimie, un enjeu industriel et biologique majeur. En cinétique chimique, la vitesse de réactionDésigne la rapidité avec laquelle les réactifs...

Synthèse et réaction de l’éthanol
Synthèse et réaction de l’éthanol

Synthèse et Réaction de l’Éthanol - Exercice de Chimie Synthèse et Réaction de l’Éthanol Contexte : L'éthanol, un alcool aux multiples facettes. L'éthanol (C₂H₅OH) est une molécule organique fondamentale, connue pour son usage dans les boissons alcoolisées, mais aussi...

Synthèse d’un Ester
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Détermination du Rendement d'une Réaction de Précipitation Synthèse d’un Ester Contexte : Le monde des arômes et des parfums. En chimie organique, les esters sont une famille de molécules responsables de nombreuses odeurs et saveurs que nous apprécions, comme celles...

Calcul de la masse de butane
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Exercice : Calcul de la Masse de Butane Calcul de la Masse de Butane Contexte : Le volume molaire des gazLe volume occupé par une mole de n'importe quel gaz dans des conditions de température et de pression données. Il est indépendant de la nature du gaz.. Les gaz...

Dosage de l’Acide Chlorhydrique
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Dissolution du Chlorure de Sodium
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Réaction de l’Heptane avec l’Oxygène
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