Synthèse de l’eau

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:

  1. Calculez la quantité de matière (en moles) d’hydrogène que vous avez.
  2. En utilisant l’équation de la réaction, déterminez la quantité de matière de dioxygène nécessaire pour réagir complètement avec l’hydrogène.
  3. Calculez la masse de dioxygène nécessaire pour cette réaction.
  4. Déterminez la quantité d’eau (en grammes) produite par cette réaction.

    Correction : Synthèse de l’eau

    1. Quantité de matière d’hydrogène (\(n_{H_2}\))

    Formule utilisée :

    La quantité de matière est donnée par la formule

    \[ n = \frac{\text{masse}}{\text{masse molaire}} \]

    Avec une masse d’hydrogène de 5 grammes et une masse molaire de 2 g/mol, la quantité de matière d’hydrogène est calculée comme suit:

    \[ n_{H_2} = \frac{5\,g}{2\,g/mol} = 2.5\,mol \]

    2. Quantité de matière de dioxygène (\(n_{O_2}\)) nécessaire

    La réaction chimique est \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\). Le rapport stœchiométrique entre H2 et O2 est de 2:1, ce qui signifie que 2 moles d’hydrogène réagissent avec 1 mole de dioxygène.

    Pour 2,5 moles d’hydrogène, la quantité de dioxygène nécessaire est la moitié de celle d’hydrogène :

    \[ n_{O_2} = \frac{2.5\,mol}{2} = 1.25\,mol \]

    3. Masse de dioxygène nécessaire

    Formule utilisée :

    La masse est obtenue par

    \[ masse = n \times \text{masse molaire} \]

    Avec la masse molaire du dioxygène de 32 g/mol et la quantité de matière nécessaire de 1.25 moles :

    \[ masse_{O_2} = 1.25\,mol \times 32\,g/mol \] \[masse_{O_2} = 40.0\,g\]

    4. Quantité d’eau produite

    La quantité de matière d’eau produite est équivalente à celle d’hydrogène consommée, selon l’équation réactionnelle, car 2 moles d’hydrogène produisent 2 moles d’eau.

    La masse d’eau produite est calculée en utilisant la quantité de matière d’hydrogène et la masse molaire de l’eau :

    \[ masse_{H_2O} = 2.5\,mol \times 18\,g/mol \] \[masse_{H_2O} = 45.0\,g\]

    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

    D’autres exercices de chimie niveau 3 ème:

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