Calcul du rendement d’une réaction chimique

Calcul du rendement d’une réaction chimique

Comprendre le Calcul du rendement d’une réaction chimique

Dans un laboratoire scolaire, un groupe d’élèves réalise la synthèse de l’eau en faisant réagir de l’hydrogène gazeux avec de l’oxygène gazeux.

Cette réaction chimique est une bonne occasion pour apprendre comment mesurer le rendement d’une réaction, un concept crucial en chimie.

Données fournies:

  • La réaction chimique est la suivante: \( 2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(g) \)
  • Masse molaire de l’hydrogène (\(H_2\)): 2,02 g/mol
  • Masse molaire de l’oxygène (\(O_2\)): 32,00 g/mol
  • Masse molaire de l’eau (\(H_2O\)): 18,02 g/mol
  • Quantité initiale d’hydrogène: 6,06 g
  • Quantité initiale d’oxygène: 16,00 g

Questions:

1. Calculer le nombre de moles d’hydrogène et d’oxygène utilisés.

2. Déterminer le réactif limitant.

3. Calculer la quantité théorique d’eau pouvant être produite, en moles et en grammes.

4. Après la réaction, les élèves ont collecté 16,20 g d’eau. Calculer le rendement de la réaction.

Réflexion supplémentaire:

Discuter de l’importance du rendement dans les réactions industrielles et les implications de ne pas atteindre un rendement de 100%.

Correction : Calcul du rendement d’une réaction chimique

1. Calcul du nombre de moles d’hydrogène et d’oxygène utilisés

Hydrogène (\(H_2\)):

  • Masse molaire (\(M\)) = 2.02 g/mol
  • Masse (\(m\)) = 6.06 g

\[ n = \frac{m}{M} \] \[ n = \frac{6.06}{2.02} \] \[ n = 3.00 \text{ moles} \]

Oxygène (\(O_2\)):

  • Masse molaire (\(M\)) = 32.00 g/mol
  • Masse (\(m\)) = 16.00 g

\[ n = \frac{m}{M} \] \[ n = \frac{16.00}{32.00} \] \[ n = 0.50 \text{ moles} \]

2. Détermination du réactif limitant

La réaction est: \(2 H_2 + O_2 \rightarrow 2 H_2O\).

Le rapport stœchiométrique entre \(H_2\) et \(O_2\) est de 2:1. Pour chaque mole d’\(O_2\), il faut 2 moles de \(H_2\).

Pour 0.50 moles d’\(O_2\), il faudrait:

\[ = 0.50 \times 2 \] \[ = 1.00\, \text{mole de} H_2 \]

On dispose de 3.00 moles de \(H_2\), donc l’\(O_2\) est le réactif limitant.

3. Calcul de la quantité théorique d’eau pouvant être produite

En moles:

La réaction produit 2 moles d’\(H_2O\) pour chaque mole d’\(O_2\) réagi.

\[ = 0.50 \text{ moles d’ } O_2 \times 2 \] \[ = 1.00 \text{ mole d’ } H_2O \]

En grammes:

  • Masse molaire de l’eau (\(H_2O\)) = 18.02 g/mol

\[ = 1.00 \text{ mole d’ } H_2O \times 18.02 \text{ g/mol} \] \[ = 18.02 \text{ g} \]

4. Calcul du rendement de la réaction

  • Quantité d’eau collectée = 16.20 g

Rendement:

\[ = \left( \frac{\text{Quantité réelle produite}}{\text{Quantité théorique}} \right) \times 100 \] \[ = \left( \frac{16.20}{18.02} \right) \times 100 \] \[ = 89.9\% \]

Réflexion supplémentaire:

Le rendement de 89,9% indique que la réaction est assez efficace mais pas parfaite. Dans les processus industriels, un rendement inférieur à 100% peut signifier une perte de matières premières et d’énergie, augmentant les coûts de production.

L’optimisation du rendement est donc cruciale pour la viabilité économique et la durabilité environnementale des procédés chimiques industriels.

Calcul du rendement d’une réaction chimique

D’autres exercices de chimie seconde:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Analyse de l’Eau Minérale

Analyse de l'Eau Minérale Comprendre l'Analyse de l'Eau Minérale L'eau minérale est une eau issue de sources souterraines, riche en minéraux et en oligo-éléments. Elle est souvent consommée pour ses bienfaits sur la santé. Dans cet exercice, nous allons analyser une...

Calcul de masse molaire et nombre de molécules

Calcul de masse molaire et nombre de molécules Comprendre le Calcul de masse molaire et nombre de molécules L'aspirine, également connue sous son nom chimique acide acétylsalicylique, est une molécule couramment utilisée comme médicament anti-inflammatoire et...

Calcul de Concentration Ionique

Calcul de Concentration Ionique Comprendre le Calcul de Concentration Ionique Vous préparez une solution pour une expérience en laboratoire de chimie. Vous dissolvez du chlorure de sodium (NaCl), un composé ionique, dans l'eau pour obtenir une solution. Données: Masse...

Synthèse d’acide acétylsalicylique (aspirine)

Synthèse d'acide acétylsalicylique (aspirine) Comprendre la Synthèse d'acide acétylsalicylique (aspirine) L'acide acétylsalicylique, communément connu sous le nom d'aspirine, peut être synthétisé à partir d'acide salicylique et d'anhydride acétique, selon la réaction...

Concentration Basique à partir du pH

Concentration Basique à partir du pH Comprendre la Concentration Basique à partir du pH Un chimiste travaille avec une solution de base inconnue. Il mesure le pH de la solution et trouve une valeur de 11,7. Déterminez la concentration de la base \([OH^-]\) dans cette...

L’effet d’un Catalyseur sur la Réaction Chimique

L'effet d'un Catalyseur sur la Réaction Chimique Comprendre L'effet d'un Catalyseur sur la Réaction Chimique Dans une expérience de laboratoire, vous avez pour mission d'étudier l'effet d'un catalyseur sur la vitesse d'une réaction chimique. La réaction étudiée est la...

Synthèse de l’Eau Oxygénée

Synthèse de l'Eau Oxygénée Comprendre la Synthèse de l'Eau Oxygénée La réaction chimique de la synthèse de l'eau oxygénée peut être simplifiée comme suit : \[ 2\, \text{H}_2\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow 2\, \text{H}_2\text{O}_2 \] Objectif : Calculer la masse de...

Masse Molaire et Composition Centésimale

Masse Molaire et Composition Centésimale Comprendre la Masse Molaire et Composition Centésimale Le paracétamol est un médicament couramment utilisé comme analgésique et antipyrétique. Sa formule chimique est C₈H₉NO₂. Question 1 : Masse Molaire Calculez la masse...

Effet de la Température sur la Vitesse de Réaction

Effet de la Température sur la Vitesse de Réaction Comprendre l'Effet de la Température sur la Vitesse de Réaction La réaction entre le thiosulfate de sodium (Na2​S2​O3​) et l'acide chlorhydrique (HCl) produit du soufre, de l'eau, du dioxyde de soufre et du chlorure...

Synthèse de l’aspirine

Synthèse de l'aspirine Comprendre la Synthèse de l'aspirine L'aspirine, ou acide acétylsalicylique, peut être synthétisée par réaction entre l'acide salicylique (C7H6O3) et l'anhydride acétique (C4H6O3) en présence d'acide sulfurique comme catalyseur. La réaction...