Classe 8

Équilibrage des équations, rendement de réaction

Choisir des coefficients qui égalisent chaque élément des deux côtés, calculer la quantité théorique de produit puis la comparer à la quantité obtenue.

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IntuitionIntuition : particules et changement

Une recette conserve les proportions : doubler les portions revient à multiplier chaque ingrédient. Les coefficients chimiques jouent un rôle analogue pour les particules.

Avant et après, il y a 2 atomes N et 6 atomes H. Seul le rapport 3 H₂ pour 1 N₂ ne laisse aucun atome isolé : c’est le rapport équilibré.

ScolaireNiveau scolaire : modèles et règles

Définition: Idée clé

Une équation équilibrée conserve le nombre d’atomes de chaque élément. Le rendement est la quantité réelle divisée par la quantité théorique, multipliée par 100 %.

On modifie les coefficients, jamais les indices : transformer H₂O en H₂O₂ changerait la substance. Réduisez les coefficients au plus petit rapport entier.

Étapes d’équilibrage
Étape	Action
1	Compter les atomes de chaque élément des deux côtés
2	Ajuster un coefficient à la fois
3	Revérifier chaque élément après changement
4	Réduire aux plus petits entiers

\eta=\frac{m_{\mathrm{actual}}}{m_{\mathrm{theoretical}}}\times100\%

Exemple: Exemple résolu

Équilibrer Fe + O₂ → Fe₂O₃.

Solution

L’équation aux plus petits entiers est 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ ; chaque côté contient quatre Fe et six O.

Exemple: Deuxième exemple

Équilibrer Al + O₂ → Al₂O₃.

Solution

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ — chaque côté contient 4 Al et 6 O.

Pour $\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$ , chaque côté contient 4 H et 2 O. Si 18 g sont théoriques et 15 g obtenus, le rendement vaut $15/18\times100\%=83,3\%$ .

Dans les réactions avec H et O, commencez par l’élément présent dans le moins de formules et terminez par vérifier chaque élément des deux côtés.

Exemple: Exemple de calcul / d’application

Au cours d’une expérience, 4,0 g de H₂ réagissent avec un excès de O₂ pour donner 32,4 g de H₂O. Calculer le rendement.

Solution

n(H₂) = 4,0 / 2,0 = 2,0 mol. n(H₂O) théorique = 2,0 mol, soit m(théorique) = 2,0 × 18,0 = 36,0 g. Rendement = (32,4 / 36,0) × 100 % = 90,0 %.