Unité 1: Chimie dans la vie
Stoechiométrie
Concept Clé : Changement
Concepts connexes: Conditions, conséquences
Contexte mondiale : Mondialisation et durabilité
Enoncé de recherche: Les changements des conditions dans lesquelles
se trouve un système peuvent entraîner des conséquences différentes
sur l'environnement.
À la fin de cette unité, vous serez en mesure de :
• Expliquer le concept de stoechiométrie en ce qui concerne les réactions
chimiques.
• Utiliser des équations chimiques équilibrées pour dériver des facteurs
stoechiométriques reliant les quantités de réactifs et des produits
• Effectuer des calculs stoechiométriques impliquant la masse et les moles
Exemple de la stoechiométrie dans la vie réelle .
Un coussin gonflable ( airbag) est un dispositif de sécurité à l’intérieur d’un véhicule qui
réduirait l’impact de la collision sur les conducteurs et les passagers en cas d’accident.
L’une des conceptions les plus simples pour un capteur de collision comprend une bille d’acier.
Lorsque la voiture ralentit très rapidement, comme dans une collision frontale, la balle se
déplace soudainement vers l’avant et tourne sur un circuit électrique, déclenchant le processus
de gonflage de l’airbag. Pendant la collision, le circuit électrique transmet un courant électrique
à travers une quantité soigneusement mesurée de NaN3
NaN3 (s) → 3 N2 (g) + 2 Na (s)
La réaction génère de l'azote gazeux qui peut déployer et gonfler complètement un airbag
typique en une fraction de seconde (0,03 à 0,1 s). Parmi de nombreuses autres spécifications
techniques, la quantité d'azoture de sodium utilisée doit être appropriée pour une réaction
aussi rapide. Cela se fait à l'aide de la stœchiométrie pour estimer la quantité de NaN3 solide.
De plus, il est également nécessaire que le corps ou la tête du conducteur (ou du passager) ne
heurte pas l'airbag pendant qu'il se gonfle, car la pression interne élevée de l'airbag créerait
une surface aussi dure que la pierre.
Remarque:
Sodium réagit de façon explosive avec l'eau. Dans cet esprit, airbags contiennent du nitrate de
potassium (KNO3), qui réagit avec le sodium pour produire de l'oxyde de potassium (K2O) et
d'oxyde de sodium (Na2O). Ces composés sont également dangereux, Ces deux oxydes se
combinent enfin avec la silice pour donner un verre inerte.
Rappel
Le nombre d'Avogadro ( noté NA ) correspond au nombre de particules dans une mole:
NA = 6 x 10
23
mol
-1
Il peut être utilisé pour exprimer un nombre de particules ( atomes ou molécules) noté N en une quantité de matière
en mole notée n à l'aide de la relation suivante:
n = N
NA
Avec N : le nombre de particules sans unité
NA : le nombre d’avogadro en mol-1
n : le nombre de moles en mol
𝑚
n=
Exemple :
M : Masse molaire en g/mol ou g.mol-1
𝑀
Pour calculer le nombre de moles:
24
m : masse en g
24
Si un liquide contient 5,418 x 10 molécules d'eau alors on note le nombre de particules N = 5,418 x 10 et le nombre de moles n
peut être calculé à l'aide de la relation précédente:
n = 5,418 x 10
24
6 x 10
n = 9,03 mol
23
n = V/Vm
V : volume d’un gaz
Vm : volume molaire à STP = 22,7 dm3.mol–1
Amedeo Avogadro (1776-1856) a proposé que des volumes égaux de n’importe quel gaz mesuré
à la même température et à la même pression contient le même nombre de molécules ; c’est ce
qu’on appelle la loi d’Avogadro.
Imaginez plusieurs ballons. À température et pression standard (STP), chaque ballon est rempli
d’une mole d’un gaz différent. La relation qui existe entre ces ballons est intéressante. Chaque
ballon:
● contient le nombre d’Avogadro d’atomes ou de molécules de son gaz.
● occupe un volume identique de 22.7dm3
● a une masse différente qui est équivalente à la masse molaire de son gaz.
La température et la pression standard (STP) sont définies comme suit :
● température standard = 273K ou 0 ̊c
● pression standard = 100kPa ou 1 atmosphère
● volume molaire d’un gaz à STP = 22,7 dm3 mol–1
Ex :
1.Calculer le nombre de moles trouvées dans un 13.62 dm3 échantillon de méthane à STP.
2. Calculer la masse en grammes de cet échantillon de méthane.
1.
n = V/Vm
n=13.62/ 22.7 = 0.600mol
2. m = n × M (CH4) = 0.600 × [12.01 + (4 × 1.01)] = 9.63g
Au cours d’une réaction chimique, étude des proportions dans
lesquelles les réactifs sont consommés et les produits sont
formés.
Ex : 1cadre + 2 roues ⟶ 1 vélo
Question :
Si la masse de Fe2O3 est 85g, quelle est la masse d’Al qu’il faut utiliser
pour consommer la totalité de l’oxyde de Fer(III) ??
Solution :
Si on est dans des proportions stœchiométriques c’est-à-dire que pour chaque mole de Fe2O3
réagit avec 2 mol d’Al.
Fe2O3+ 2Al⟶ Al2O3+2Fe
Le connu :Fe2O3
Inconnu: Al
On fait un rapport molaire entre Al et fe2O3
n( Fe2O3) = nAl
1
2
m(Fe2O3)
n= M(Fe2O3) =
0,53
1
85
159.8
=0,53mol
n(Al)
=
2
n (Al)=1,06mol
m (Al)= 1,06x27 =28.7g
M ((Fe2O3) =2x55.9 + 3x16=159.8 g.mol-1
On trouve les masses molaires du tableau périodique.