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Les atomes de sodium peuvent être mis à réagir avec les molécules d’eau pour produire de l’hydroxyde de sodium et de l’hydrogène. Laquelle des représentations suivantes montre correctement comment les atomes de sodium remplacent les atomes d’hydrogène au cours de cette réaction de substitution ? (A) Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former deux NaOH aqueux plus H2 gazeux. (B) Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former deux NaOH2 aqueux. (C) Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former Na(OH)2 aqueux plus NaH2 solide. (D) Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former NaOH aqueux plus NaOH3 aqueux. (E) Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former deux NaO solide plus deux H2 gazeux.
Cette question nous demande d’identifier la substitution correcte des atomes qui se produit lors d’une réaction entre le sodium métallique et l’eau. On nous dit que le sodium réagit avec l’eau. Ces deux substances sont donc les réactifs et doivent apparaître sur le côté gauche de la flèche de réaction. On nous dit également que les produits seront l’hydroxyde de sodium et l’hydrogène. Ces deux substances doivent apparaître sur le côté droit de la flèche de réaction. Maintenant, utilisons ces informations pour écrire une équation avec des mots.
Nous pouvons écrire que le sodium plus l'eau réagissent pour former de l'hydroxyde de sodium plus de l'hydrogène. Ensuite, sous notre équation en toutes lettres, écrivons une équation chimique en utilisant les symboles corrects pour les différents éléments et composés de la réaction. Le sodium a le symbole Na et l’eau a la formule chimique H2O. L’hydroxyde de sodium a la formule chimique NaOH, et l’hydrogène gazeux, qui est diatomique, a la formule H2. L’équation chimique entièrement équilibrée comprend un coefficient de deux devant Na, H2O et NaOH.
Maintenant que nous savons que la formule chimique du produit, hydroxyde de sodium, est NaOH, nous pouvons éliminer les choix de réponses (B), (C) et (E), car NaOH n’est pas un produit dans ces équations. Supprimons ces équations de l’écran. Nous savons également que l’hydrogène diatomique est un produit. Par conséquent, nous pouvons également éliminer le choix de réponse (D) car H2 n’est pas un produit dans cette équation. Cela ne laisse que le choix de réponse (A), qui doit être la bonne réponse. Mais confirmons cela en revoyant ce que nous savons des réactions de substitution.
Dans une réaction de substitution, un élément plus réactif remplace un élément moins réactif dans un composé. Le sodium est plus réactif que l’hydrogène, il peut donc remplacer les atomes d’hydrogène dans un composé. Nous pouvons voir que c'est exactement ce qui est représenté dans le choix de réponse (A). Les atomes de sodium remplacent chacun un atome d’hydrogène dans les deux molécules d’eau. Cela produit deux unités d’hydroxyde de sodium. Les atomes d'hydrogène qui ont été remplacés par le sodium se réunissent pour former de l'hydrogène gazeux.
En conclusion, la représentation qui montre correctement comment les atomes de sodium remplacent les atomes d’hydrogène lors d’une réaction de substitution est le choix de réponse (A). Deux Na solide plus deux H2O liquide réagissent pour former deux NaOH aqueux plus H2 gazeux.
