Le tableau d’avancement appliqué à une transformation chimique

Système étudié :

Le Grand Schtroumpf mélange:

100 mL d’une solution contenant des ions cuivre Cu 2+ de concentration C égale à 0,20 mol/L

avec une solution contenant 5,0.10-2

mol d’ions hydroxyde OH-

Comment évolue le système ?

Evolution du système :

On observe l’apparition d’un précipité d’hydroxyde de

cuivre de formule Cu(OH)2.

Tout le monde est prêt ?

1. Ecrivez l’équation-bilan de la réaction2. Remplissez le tableau d’avancement

Equation de la réaction

Etat du systèmeAvancement

(en mol)Quantités de matière en moles

Etat initial 0

Etat intermédiaire x

Etat final xf

L’équation bilan :

Le Grand Schtroumpf a mélangé des ions Cu2+ à des ions OH- et a obtenu un précipité de Cu(OH)2.

La réaction est donc :Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

Equation de la réaction

Etat du systèmeAvancement

(en mol)Quantités de matière en moles

Etat initial 0

Etat intermédiaire x

Etat final xf

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

Utilisation des données:Quelles quantités de produit le Grand Schtroumpf a mélangé ?

Cu2+ : V = 100 mL , C = 0,20 mol/L nCu2+ = 0,10 x 0,20 = 2,0.10-2 molOH- : nOH- = 5,0.10-2 mol

Equation de la réaction

Etat du systèmeAvancement

(en mol)Quantités de matière en moles

Etat initial 0

Etat intermédiaire x

Etat final xf

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

2,0.10-2 5,0.10-2 0

Introduction de l’avancement :

Equation de la réaction

Etat du systèmeAvancement

(en mol)Quantités de matière en moles

Etat initial 0

Etat intermédiaire x

Etat final xf

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

2,0.10-2 5,0.10-2 0

On introduit dans la deuxième ligne l’avancement x …

… Et dans la dernière l’avancement final xf !

2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x

2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xfxf

Calcul de l’avancement final xf

Moi, j’aime pas les équations !Pour Cu2+ :2,0.10-2 – xf = 0Donc xf = 2,0.10-2 mol

Pour OH- :5,0.10-2 – 2 xf = 0Donc xf = 2,5.10-2 mol

Cu2+ est donc le réactif limitantet xf = 2,0.10-2 mol

Etat final

On peut maintenant compléter la dernière ligne !

Equation de la réaction

Etat du systèmeAvancement

(en mol)Quantités de matière en moles

Etat initial 0

Etat intermédiaire x

Etat final xf

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

2,0.10-2 5,0.10-2 0

2,0.10-2 - x 5,0.10-2 -2x x

2,0.10-2 - xf 5,0.10-2 -2xfxf

= 0 = 1,0.10-2 = 2,0.10-2

On peut représenter graphiquementLes quantités en fonction de l’avancement

5

4

3

2

1

0

Quantités de matière x 10-2 mol

Avancement x 10-2 mol

Fin de la réaction

nOH-

nCu2+

nCu(OH)2

Pour aller plus loin !

Déterminons la masse d’hydroxyde de cuivre obtenue dans l’état final

Il faut déterminer la masse molaire de l’hydroxyde de cuivre(II)

Données en g/mol : MCU= 63,5; MO = 16 et MH = 1

On détermine alors M = 63,5 + 2x16 + 2x1 = 97,5 g/mol

Il faut relier masse, quantité de matière et masse molaire.

On a donc m = n.M

Passons à l’application numérique :

On a alors m = 0,020x97,5 = 1,95 g