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2DE : STOECHIOMÉTRIE. RÉACTIF LIMITANT

mardi 24 mai 2022, par Oscillo&Becher


STOECHIOMÉTRIE. RÉACTIF LIMITANT

STOECHIOMÉTRIE. RÉACTIF LIMITANT

  • Pb : Comment régler au mieux la proportion de combustible/comburant dans le réglage du brûleur d’une plaque de cuisson ou d’une chaudière (combustible gaz naturel : méthane \(CH_{4}\))? Pour un chimiste : recherche du mélange de réactifs idéal : mélange stoechiométrique (qui respecte la proportion stoechiométrique)

bruleur2.png

  • Ajustons l’équation de combustion du méthane : … \(CH_{4}\) + … \(O_{2}\) \(\to\) … \(CO_{2}\) + … \(H_{2}O\)

1. PAUSE SANDWICHES

  • Choisissons une situation initiale où nous disposons de :
    • 4 tranches de pain et 4 tranches de fromage.
    • Pour un tel mélange de « réactifs », on peut confectionner 2 sandwiches et il reste deux tranches de fromage. On dit que le fromage était en excès. C’est par manque de tranches de pain qu’on n’a pas pu faire plus d’autres sandwiches : les tranches de pain représentent ici le réactif limitant (celui qui limite la production).
  • Nouvelle situation initiale, gardons 4 tranches de pain … mais prenons 2 tranches de fromage pour une production identique de 2 sandwiches mais sans excès de tranches de pain ou de fromage donc sans aucun reste. On parle alors de mélange stoechiométrique de réactifs. Vérifier que la proportion de ce mélange respecte la proportion tranche de fromage/tranches de pain dans la recette de fabrication du sandwich.

2. LA COMBUSTION DU MÉTHANE

  • Prenons le menu « Molécules » dans l’application précédente. Sous menu « Combustion du méthane »
  • Choisissons une situation initiale (purement théorique) où nous disposerions de :
    • 4 molécules de méthane et 4 molécules de dioxygène.

Stoechio1.png

ANALYSER/RAISONNER

  1. Le mélange de réactifs précédent est-il stoechiométrique ? À préciser en analysant les produits et … « les restes de réactifs ».

ANALYSER/RAISONNER/VALIDER

  1. Doit-on régler le brûleur pour un mélange méthane/dioxygène dans un rapport de 1 mol pour 1 mol ? À préciser.

    \dotfill

    • Le mélange stoechiométrique méthane/dioxygène est dans un rapport de … mol pour … mol
  1. Repèrer le réactif limitant dans les cas suivants. Lequel présente un mélange de réactifs stoechiométrique ?

Stoechio2b.png

3. VERS UN DÉVELOPPEMENT DURABLE

  1. Un prototype de chaudière fonctionnant au dihydrogène \(H_{2}\) a été construit depuis quelques années. En quoi ce type de projet se place dans le cadre d’un développement durable ? Aide : Restons dans le menu « Molécules » de l’application précédente. Sous menu « Synthèse de l’eau »

SyntheseEau.png

VoitureHydrogene.png

Figure 1 : L’équation précédente est aussi celle qui régit le fonctionnement des prototypes de « voiture à hydrogène » avec PAC (Pile À Combustible)

Created: 2022-03-18 ven. 12:04

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