La réaction chimique et son bilan  

I°) Présentation :

Dans les expériences qui vont suivre le professeur va mélanger de l’hydrogénocarbonate de sodium ,communément  appelé bicarbonate de soude, avec quelques gouttes de vinaigre .

a°) Le vinaigre

Information :

L’acide présent dans le vinaigre est de l’acide acétique que nous noterons  HA (aq).

( aq pour : solution aqueuse)

- Quel test permet d’affirmer que le vinaigre contient de l’eau  ?

- Quel test permet d’affirmer que le vinaigre contient un acide ?

Proposer au professeur un protocole pour réaliser ces deux tests : faire les schémas.

Le professeur réalise devant vous les deux tests : Conclure.

b°) L’hydrogénocarbonate de sodium :

Information :

L’hydrogénocarbonate de sodium est une espèce chimique utilisée en alimentation. Sa formule chimique est NaHCO₃.

-  Nomme les atomes  constituant cette molécule.

II°) Expériences :

       Quand  l’hydrogénocarbonate de sodium  est mis en présence de vinaigre, on observe une transformation chimique que

        nous allons étudier.

Situation 1 :

Protocole : Le professeur dispose d'une éprouvette graduée contenant 10 mL de vinaigre qu’il introduit dans verre à pied. Le professeur a préparé 4 g d’hydrogénocarbonate de sodium  qu’il verse rapidement  dans le verre à pied. Immédiatement le verre à pied est fermé avec un gant. Le gant est serré sur le goulot du verre pour éviter les pertes de gaz.

        Questions :

- A quel moment peut-on dire que la transformation chimique est terminée ?

- Que voit- on  alors au fond du verre ?

- A partir de la formule chimique de l’hydrogénocarbonate de sodium peut-on prévoir quel gaz apparaît ?

  Comment le prouver ? Proposer un test permettant de le vérifier. Le soumettre au professeur. Conclure

-  Reste- t- il de l’acide  après la transformation ? Proposer un test permettant de le vérifier. Conclure

Bilan (Recopie et complète)

Dans le verre à pied  à l’état initial :

Espèces présentes :…………………………………………. ……………………

        Dans le verre pied  à l’état final

         Espèces présentes :………………………………………………………………….............

Situation 2 :

Le professeur refait l’expérience en modifiant le volume de vinaigre : il faire réagir 50 mL de vinaigre avec 4 g d’hydrogénocarbonate de sodium.

- Reconnaissance et inventaire des espèces chimiques présentes à l’état final  (Mêmes tests et observations qu’en   situation 1 avant de compléter le tableau) :

Définition : On appelle réactif limitant celui qui est introduit en défaut et qui disparaît totalement en fin de réaction (il n’en reste plus). Dans ce cas le réactif limitant  fait cesser  la transformation chimique.

- Quel est le réactif limitant dans la situation 1 ? Justifier

- Même question dans la situation 2.

III°) La transformation chimique : approche quantitative :

 Masses molaires atomiques : M_C = 12 g.mol ^-1 ;  M_O = 16 g.mol ^-1  ;  M_Na = 23 g.mol ^-1 

 L’hydrogénocarbonate de sodium NaHCO₃.

  Quelle est sa masse molaire moléculaire ?

 L’acide acétique de formule C₂H₄O₂

 Quelle est sa masse molaire moléculaire ?

a°) Equation de la réaction :

NaHCO₃ (s)    +    HA (aq)             CO₂        +   Produit (aq)

Puisqu’il y a conservation  des éléments au cours d’une transformation chimique, quels éléments doit contenir « Produit (aq) » ?

b°) Quantités de matière initiales :

Calculer la quantité d’hydrogénocarbonate de sodium  n_NaHCO3  initiale.

 Calculer les quantités d’acide pour chaque expérience  n_1HA et  n_2HA .

Information : dans 10 mL de vinaigre à 8°  il y a 0,8 g d’acide acétique de formule C₂H₄O_2.

c°) Tableau descriptif du système au cours de la transformation :

Info : « Produit (aq) » contient en fait de l’eau et NaA.

Remplir les deux premières et les deux dernières lignes du tableau. (mettre une étoile lorsque l’espèce est

 présente mais en quantité non connue).

        Définition : Pour caractériser l’état d’un système chimique au cours d’une transformation , on utilise une grandeur x,

                     exprimée en moles, appelée avancement.  Cette grandeur permet de calculer les quantités de matière des réactifs et des produits

                 présents dans le système au cours de la transformation.

       Remplir les deux lignes du milieu lorsque x moles de HA (aq) sont consommées.

      Remarque : L’avancement x varie, au cours de la transformation, de 0 (dans l’état initial) à sa valeur maximale x_max       

                              (dans l’état final). On calcule la valeur de x_max en écrivant que dans l’état final, les quantités de matière

                      desréactifs sont positives ou nulles.

      Grâce à l’avancement maximal  (x_max )  , on peut déterminer le réactif limitant ainsi que le bilan en quantité de matière de

       l’état final.

      Ecrire les deux inégalités permettant de trouver l’avancement maximal de la réaction ( pour chaque situation)

       En déduire le réactif limitant pour chaque situation.

       Ecrire définitivement le bilan en quantité de matière de l’état final (pour les deux situations).