Chimie · 3ème Sc.expThème 5 : Évolution d'un système chimique · Chapitre 2

Transformation totale et transformation limitée

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• calculer l'avancement maximal d'une réaction ;
• déterminer expérimentalement l'avancement final ;
• calculer le taux d'avancement final ;
• reconnaître une réaction totale et une réaction limitée ;
• comparer, grâce au pH, la réaction d'un acide fort et celle d'un acide faible avec l'eau.

Situation

Une réaction s'arrête-t-elle toujours parce qu'un réactif est épuisé ? Que se passe-t-il quand on dissout un peu d'acide éthanoïque dans l'eau ?

I. Avancement maximal et avancement final

1. L'avancement maximal

Animation
Définition

L'avancement maximal xM est la valeur que prendrait l'avancement final si le système évoluait jusqu'à la disparition du réactif limitant.

Exemple : 0,30 mol de fer et 1,2 L de dichlore (VM = 24 L.mol-1, soit 0,050 mol) :

2 Fe (s) + 3 Cl2 (g) 2 FeCl3 (s)
0,30 mol de fer exigeraient 0,45 mol de dichlore : le dichlore est limitant. 0,050 - 3xM = 0, d'où xM ≈ 1,67.10-2 mol. L'expérience donne xf = 1,67.10-2 mol : ici xf = xM.

2. L'avancement final est-il toujours maximal ?

Animation

On dissout 1 mL d'acide éthanoïque pur (d = 1,05 ; M = 60 g.mol-1) dans de l'eau pour obtenir 0,5 L de solution, dont le pH vaut 3,1.

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

  • ni = 1,05 × 160 ≈ 1,75.10-2 mol.
  • L'eau est le solvant, en excès : l'acide est limitant, xM = 1,75.10-2 mol.
  • [H3O+]f = 10-3,1 ≈ 7,9.10-4 mol.L-1, d'où xf = [H3O+]f.V ≈ 4,0.10-4 mol (on néglige les ions H3O+ dus à l'eau).

Tableau d'avancement (en mol)

ÉtatAvancementn(CH3COOH)n(H2O)n(CH3COO-)n(H3O+)
initial01,75.10-2excès00
finalxf1,71.10-2excès4,0.10-44,0.10-4
À retenir

xf < xM : le réactif limitant n'a pas disparu. À l'état final, réactifs et produits coexistent : la transformation n'est pas totale.

II. Transformation totale et transformation limitée

1. Le taux d'avancement final

Animation

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