À propos de cette expérience
Choisissez le nombre de molécules d’hydrogène et d’oxygène, puis faites-les réagir par lots, un à la fois. Chaque lot consomme deux molécules d’hydrogène et une molécule d’oxygène pour former deux molécules d’eau. Les molécules consommées s’estompent à l’arrière-plan tandis que les produits apparaissent, ce qui rend visibles le réactif en excès et le rendement théorique sans masquer les particules restantes.
Objectifs pédagogiques
- Déterminez le réactif limitant à l’aide des coefficients stœchiométriques équilibrés
- Prévoyez la quantité théorique de produit et les réactifs restants
- Vérifiez la conservation des atomes plutôt que celle du nombre de molécules
- Explique la différence entre le réactif limitant et le réactif en excès.
Comment l’utiliser
- 1Avec 12 molécules d’hydrogène et 8 molécules d’oxygène, prévoyez quel réactif limitera le rendement avant de lancer la réaction.
- 2Lancez un lot et comptez la diminution de chaque réactif ainsi que l’augmentation de la quantité d’eau.
- 3Faites réagir tous les lots disponibles et comparez la quantité d’eau formée au rendement théorique.
- 4Essayez le préréglage correspondant au rapport exact, puis un nombre impair de molécules d’hydrogène, comme 13. Expliquez pourquoi il reste de l’hydrogène.
- 5Configure 6 molécules d’hydrogène et 10 molécules d’oxygène. Prédis la quantité d’eau formée et le réactif restant, puis fais réagir toutes les molécules pour vérifier.
Le modèle
Hypothèses
- Le nombre de particules est entier. Un lot complet nécessite exactement deux molécules de H₂ et une molécule de O₂.
- Tous les lots complets disponibles réagissent avec un rendement théorique du modèle de 100 %. Les réactions secondaires, l’équilibre, l’énergie d’activation et les vitesses de réaction réelles ne sont pas pris en compte.
- La durée de l’animation est choisie à des fins pédagogiques et ne représente pas une vitesse chimique. Les dessins des molécules sont schématiques, y compris les angles de liaison.
- Le modèle compte les molécules et les atomes, et non un volume de gaz mesuré ou la masse d’un échantillon. Les coefficients peuvent aussi être interprétés séparément comme des rapports molaires.
À essayer en classe
- Q1Pourquoi peut-il rester de l’oxygène lorsque l’hydrogène est le réactif limitant ?
- Q2Avec 13 molécules d’hydrogène et 8 molécules d’oxygène, pourquoi le rendement théorique en eau est-il de 12 et non de 13 ?
- Q3Combien y a-t-il d’atomes d’hydrogène et d’oxygène avant et après un lot de réaction complet ?
- Q4Dans un moteur de voiture, quel réactif est généralement en excès : le carburant ou l’oxygène ? Que se passe-t-il si c’est l’inverse ?
- Q5Passe la réaction à l’échelle des moles : 4 mol de H₂ réagissent avec 3 mol de O₂. Combien de moles d’eau se forment et que reste-t-il ?
Foire aux questions
Pourquoi le nombre de molécules change-t-il alors que la matière est conservée ?
Les atomes sont réorganisés en molécules différentes. Un lot commence avec trois molécules et se termine avec deux, mais contient toujours quatre atomes d’hydrogène et deux atomes d’oxygène.
Quelle est la différence entre le rendement théorique et le rendement réel ?
Le rendement théorique est le maximum permis par les réactifs fournis et l’équation équilibrée. Le rendement réel mesuré peut être inférieur. Ce modèle suppose que chaque lot complet disponible réagit avec succès.
Le réactif qui comporte le moins de molécules est-il toujours le réactif limitant ?
Non. Tu dois comparer les quantités aux coefficients de l’équation équilibrée. Ici, l’hydrogène est toujours épuisé en premier lorsqu’il y a moins de deux fois plus de molécules d’hydrogène que de molécules d’oxygène, même s’il y a davantage de molécules d’hydrogène au total.