Synthèse de l’eau
Comprendre la Synthèse de l’eau
Vous disposez de 5 grammes d’hydrogène (H₂) et vous souhaitez le faire réagir complètement avec du dioxygène (O₂) pour produire de l’eau (H₂O).
La réaction chimique est la suivante :
\[ 2\,H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2\,H_2O(l) \]
Données :
- Masse molaire de l’hydrogène (H₂) = 2 g/mol
- Masse molaire du dioxygène (O₂) = 32 g/mol
- Masse molaire de l’eau (H₂O) = 18 g/mol
Questions:
- Calculez la quantité de matière (en moles) d’hydrogène que vous avez.
- En utilisant l’équation de la réaction, déterminez la quantité de matière de dioxygène nécessaire pour réagir complètement avec l’hydrogène.
- Calculez la masse de dioxygène nécessaire pour cette réaction.
- Déterminez la quantité d’eau (en grammes) produite par cette réaction.
Correction : Synthèse de l’eau
1. Quantité de matière d’hydrogène (\(n_{H_2}\))
La quantité de matière \( n \) est calculée à l’aide de la formule :
\[n = \frac{m}{M}\]
où
- \( m \) est la masse en grammes,
- \( M \) est la masse molaire en g/mol.
Pour \(H_2\) :
\[n_{\text{H}_2} = \frac{5 \text{ g}}{2 \text{ g/mol}}\]
\[n_{\text{H}_2} = 2,5 \text{ mol}\]
Interprétation : Vous disposez de 2,5 moles d’hydrogène.
2. Détermination de la quantité de matière de dioxygène \(O_2\) nécessaire
Selon l’équation de la réaction, le rapport molaire entre \(H_2\) et \(O_2\) est de 2:1.
Cela signifie que 2 moles d’hydrogène réagissent avec 1 mole d’oxygène.
Calcul pour 2,5 moles de \(H_2\) :
\[n_{\text{O}_2} = \frac{n_{\text{H}_2}}{2}\]
\[n_{\text{O}_2} = \frac{2,5 \text{ mol}}{2}\]
\[n_{\text{O}_2} = 1,25 \text{ mol}\]
Interprétation : Il faut 1,25 moles d’oxygène pour que la réaction soit complète.
3. Calcul de la masse de dioxygène nécessaire
Utilisons la relation :
\[m = n \times M\]
Pour \(O_2\) :
\[m_{\text{O}_2} = 1,25 \text{ mol} \times 32 \text{ g/mol}\]
\[m_{\text{O}_2} = 40 \text{ g}\]
Interprétation : Pour réagir complètement avec 5 g de \(H_2\), il faut 40 g de \(O_2\).
4. Détermination de la quantité d’eau produite
D’après l’équation chimique, le rapport molaire entre \( H_2 \) et \(H_2O\) est de 2:2, ce qui signifie que le nombre de moles d’eau produites est égal au nombre de moles d’hydrogène utilisées (après ajustement du rapport).
Pour \(H_2\) :
\[n_{\text{H}_2O} = n_{\text{H}_2} = 2,5 \text{ mol}\]
Ensuite, nous calculons la masse d’eau produite :
\[m_{\text{H}_2O} = n_{\text{H}_2O} \times M_{\text{H}_2O}\]
\[m_{\text{H}_2O} = 2,5 \text{ mol} \times 18 \text{ g/mol}\]
\]
\[m_{\text{H}_2O} = 45 \text{ g}\]
Interprétation : La réaction produit 45 g d’eau.
Explications:
- Quantité de matière (moles) : Ce concept est crucial en chimie car il permet de relier la masse d’une substance à sa quantité en termes de particules (atomes, molécules).
- Stœchiométrie : L’étude des proportions quantitatives dans les réactions chimiques. Ici, elle est utilisée pour déterminer la quantité de dioxygène nécessaire et la quantité d’eau produite.
- Masse molaire : Elle joue un rôle clé dans le passage de la masse d’une substance à sa quantité de matière et inversement.
Synthèse de l’eau
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