Équilibrage d’une réaction chimique
Comprendre l’Équilibrage d’une réaction chimique
La réaction entre l’hydrogène gazeux (H2) et le dioxygène gazeux (O2) produit de l’eau (H2O). Équilibrez l’équation chimique de cette réaction.
Équation non équilibrée:
\[ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} \]
Questions:
1. Écrivez l’équation chimique équilibrée.
2. Combien de molécules d’hydrogène \(\text{H}_2\) sont nécessaires pour réagir complètement avec une molécule de dioxygène \(\text{O}_2\) ?
3. Si vous avez 5 molécules de \(\text{H}_2\) et 5 molécules de \(\text{O}_2\), quel est le réactif limitant, et combien de molécules d’eau H2O seront produites ?
Correction : Équilibrage d’une réaction chimique
1. Équilibrage de l’équation chimique
On part de l’équation non équilibrée :
\[ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O} \]
Pour équilibrer l’équation, il faut que le nombre d’atomes de chaque élément soit le même de chaque côté de la flèche.
- Du côté des réactifs :
- Hydrogène (H) : 2 atomes (dans H₂)
- Oxygène (O) : 2 atomes (dans O₂)
- Du côté des produits :
- Hydrogène (H) : 2 atomes par molécule d’eau (H₂O)
- Oxygène (O) : 1 atome par molécule d’eau
On remarque que l’oxygène n’est pas équilibré puisque 2 atomes (réactifs) ≠ 1 atome (produit).
Formule et stratégie :
- Pour équilibrer l’oxygène, il est judicieux d’avoir 2 molécules d’eau afin d’avoir 2 atomes d’oxygène dans les produits.
- Cependant, cela modifiera le nombre d’atomes d’hydrogène dans les produits (2 molécules d’eau contiendront 4 atomes d’hydrogène).
- Il faudra alors ajuster le coefficient devant H₂ pour obtenir 4 atomes d’hydrogène du côté des réactifs.
Données et calcul :
- On place un coefficient 2 devant \(\text{H}_2\text{O}\) :
\[ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} \]
- Maintenant, le côté produits contient :
– Hydrogène : \(2 \times 2 = 4\) atomes
– Oxygène : \(2 \times 1 = 2\) atomes
- Pour équilibrer l’hydrogène, on doit avoir 4 atomes de H dans les réactifs. Comme H₂ contient 2 atomes par molécule, on place un coefficient 2 devant H₂ :
\[ 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} \]
Vérification :
- Réactifs :
– Hydrogène : \(2 \times 2 = 4\)
– Oxygène : 2 atomes
- Produits :
– Hydrogène : \(2 \times 2 = 4\) atomes
– Oxygène : \(2 \times 1 = 2\) atomes
Réponse :
L’équation chimique équilibrée est :
\[ 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} \]
2. Calcul des quantités de molécules
Nombre de molécules d’H₂ nécessaires pour réagir avec 1 molécule de O₂
À partir de l’équation équilibrée
\[ 2\ \text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\ \text{H}_2\text{O} \]
Le rapport molaire entre H₂ et O₂ est de 2:1.
Formule :
- \(\text{Nombre de molécules de H}_2\):
\[ = 2 \times \text{Nombre de molécules de O}_2 \]
Données :
Pour 1 molécule de O₂, le calcul est :
\[ 2 \times 1 = 2 \]
Calcul :
Il faut 2 molécules de H₂ pour réagir avec 1 molécule de O₂.
\[ 2\ \text{molécules de H}_2 \]
3. Détermination du réactif limitant et du nombre de molécules d’eau produites
Avec 5 molécules de H₂ et 5 molécules de O₂, quel est le réactif limitant et combien de molécules d’eau H₂O seront produites ?
On doit comparer le rapport requis par l’équation avec les quantités disponibles.
Données :
- Quantité de H₂ disponible : 5 molécules
- Quantité de O₂ disponible : 5 molécules
- Rapport requis (H₂ : O₂) d’après l’équation équilibrée : 2 : 1
Calcul :
Vérification du réactif limitant :
- Pour 5 molécules de O₂, il faudrait \(5 \times 2 = 10\) molécules de H₂ pour consommer tout l’O₂.
- On ne dispose que de 5 molécules de H₂, donc H₂ est insuffisant et constitue le réactif limitant.
Calcul de la production d’eau :
- Selon l’équation, 2 molécules de H₂ produisent 2 molécules d’H₂O, soit un rapport de 1:1 entre H₂ et H₂O.
- Ainsi, avec 5 molécules de H₂ (le réactif limitant), on produira 5 molécules d’H₂O.
Réponse :
- Réactif limitant : H₂
- Nombre de molécules d’eau produites :
\[ 5\ \text{molécules d’H}_2\text{O} \]
Équilibrage d’une réaction chimique
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