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 (\(n_{H_2}\))
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
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