Stoechiométrie - Réponse Gemini
La stœchiométrie : Pas à pas
Bienvenue ! Nous allons apprendre à calculer les quantités de réactifs nécessaires et de produits formés lors d'une réaction chimique. Voici notre situation problème :
Équation à équilibrer :
\( Al_2O_3(aq) + C(s) \rightarrow Al(l) + CO_2(g) \)
Question : Quelle masse d'alumine (\(Al_2O_3\)) est requise pour obtenir 100 grammes d'aluminium (\(Al\)) ?
Étape 1 : Balancer l'équation
La loi de la conservation de la masse stipule que rien ne se perd, rien ne se crée. On doit avoir le même nombre d'atomes de chaque côté. Ici, pour équilibrer les oxygènes et les aluminiums, nous devons ajuster les coefficients.
L'équation balancée est : \( \mathbf{2}Al_2O_3 + \mathbf{3}C \rightarrow \mathbf{4}Al + \mathbf{3}CO_2 \)
| Paramètres | \(Al_2O_3\) | + | \(C\) | \(\rightarrow\) | \(Al\) | + | \(CO_2\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Équation | 2 \(Al_2O_3\) | + | 3 \(C\) | \(\rightarrow\) | 4 \(Al\) | + | 3 \(CO_2\) |
Étape 2 : Identifier les rapports molaires
Les coefficients devant les molécules nous indiquent les proportions. Par exemple, pour produire 4 moles d'aluminium, il faut absolument consommer 2 moles d'alumine. C'est notre "recette".
| Équation | 2 \(Al_2O_3\) | + | 3 \(C\) | \(\rightarrow\) | 4 \(Al\) | + | 3 \(CO_2\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Coefficients | 2 | 3 | 4 | 3 |
Étape 3 : Calcul du nombre de moles (\(n\))
On transforme nos 100 g d'aluminium en moles : \( n = \frac{m}{M} = \frac{100 \text{ g}}{26,98 \text{ g/mol}} = 3,706 \text{ mol} \).
Ensuite, on utilise le rapport de l'équation : \( 3,706 \text{ mol } Al \times \frac{2 \text{ mol } Al_2O_3}{4 \text{ mol } Al} = 1,853 \text{ mol } Al_2O_3 \).
| Équation | 2 \(Al_2O_3\) | + | 3 \(C\) | \(\rightarrow\) | 4 \(Al\) | + | 3 \(CO_2\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Coefficients | 2 | 3 | 4 | 3 | |||
| Moles (\(n\)) | 1,853 | 2,780 | 3,706 | 2,780 |
Étape 4 : Masses molaires (\(M\))
À l'aide du tableau périodique, on calcule la masse d'une mole pour chaque substance.
- \(M_{Al_2O_3} = (2 \times 26,98) + (3 \times 16,00) = 101,96 \text{ g/mol}\)
- \(M_{Al} = 26,98 \text{ g/mol}\)
| Équation | 2 \(Al_2O_3\) | + | 3 \(C\) | \(\rightarrow\) | 4 \(Al\) | + | 3 \(CO_2\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Coefficients | 2 | 3 | 4 | 3 | |||
| Moles (\(n\)) | 1,853 | 2,780 | 3,706 | 2,780 | |||
| Masse Molaire (\(M\)) | 101,96 | 12,01 | 26,98 | 44,01 |
Étape 5 : Masse en grammes (\(m\))
Enfin, on trouve la masse finale d'alumine requise en multipliant ses moles par sa masse molaire :
\( m = n \times M = 1,853 \text{ mol} \times 101,96 \text{ g/mol} = 188,93 \text{ g} \).
| Équation | 2 \(Al_2O_3\) | + | 3 \(C\) | \(\rightarrow\) | 4 \(Al\) | + | 3 \(CO_2\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Coefficients | 2 | 3 | 4 | 3 | |||
| Moles (\(n\)) | 1,853 | 2,780 | 3,706 | 2,780 | |||
| Masse Molaire (\(M\)) | 101,96 | 12,01 | 26,98 | 44,01 | |||
| Masse (\(g\)) | 188,93 | 33,39 | 100 | 122,35 |