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Vidéo de question : Calculer la masse d’un réactif dans une réaction avec des coefficients stœchiométriques différents Chimie

Le butane brûle complètement dans l’oxygène suivant l’équation : 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O. Si 44 g de dioxyde de carbone sont produits dans cette réaction, quelle quantité d’oxygène est consommée ?

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Transcription de vidéo

Le butane brûle complètement dans l’oxygène suivant l’équation 2C4H10 plus 13O2 réagissent pour donner 8CO2 plus 10H2O. Si 44 grammes de dioxyde de carbone sont produits dans cette réaction, quelle quantité d’oxygène est consommée ?

Dans cette question, nous avons le butane, C4H10, qui est un gaz dans les conditions normales, réagissant avec l’oxygène gazeux. La combustion, est une réaction avec l’oxygène qui produit beaucoup d’énergie sous forme de chaleur ou de lumière. Nous pourrions donc écrire « plus énergie » à la fin de l’équation. Puisque de l’énergie est libérée dans la réaction, nous savons qu’il s’agit d’une réaction exothermique. Les deux produits, le dioxyde de carbone et l’eau, sont dégagés sous forme de gaz.

On nous dit que le butane brûle complètement, ce qui signifie que tout le butane est consommé lors de la réaction. Voyons maintenant les données qui nous sont fournies. On nous dit que 44 grammes de dioxyde de carbone sont produits. Donc, ici, j’ai écrit la masse de dioxyde de carbone de 44 grammes sous le CO2. Et on nous demande de trouver combien d’oxygène est consommé.

Habituellement, le terme « combien » fait référence à une masse. Donc, sous O2, j’ai écrit 𝑚 est égal à point d’interrogation. C’est tout ce qu’on nous donne. Nous devrons utiliser les données fournies pour le CO2 pour déterminer la masse d’oxygène consommé. Cependant, nous ne pouvons pas relier directement les masses entre elles. Ce sont les coefficients stœchiométriques que nous pouvons relier, et ceux-ci sont relatifs aux nombres de moles.

Commençons donc par calculer le nombre de moles de CO2 qui équivaut à 44 grammes. L’une des façons de faire ce calcul est d’utiliser la formule : le nombre de moles est égal à la masse sur la masse molaire. Nous connaissons la masse de CO2 produit, 44 grammes. Et nous devons calculer la masse molaire du CO2. La masse molaire du carbone est de 12,011 grammes par mole et celle de l’oxygène est de 15,999 grammes par mole, que nous devrons multiplier par deux puisqu’il y a deux atomes d’oxygène dans le CO2. Et nous obtenons une masse molaire de 44,009 grammes par mole. Nous pouvons mettre cette valeur dans notre équation permettant de calculer le nombre de moles de dioxyde de carbone, et nous obtenons 0,999795 moles. Gardons les décimales sur notre calculatrice pour le moment et arrondissons à la fin.

Maintenant, nous pouvons relier le nombre de moles de CO2 que nous venons de calculer avec le nombre de moles de O2 consommé. D’après l’équation équilibrée, 13 moles de O2 produisent huit moles de CO2. Donc, 𝑥 moles de O2 produisent 0,999795 moles de CO2. Pour déterminer 𝑥, on fait 13 multiplié par le nombre de moles de CO2 sur notre calculatrice divisé par huit. Et on trouve que le nombre de moles d’oxygène consommé est de 1,624666 mole.

La dernière étape de ce calcul consiste à convertir le nombre de moles de O2 en une masse. Faisons un peu de place. La masse de O2 consommé est égale au nombre de moles fois la masse molaire. Nous pouvons mettre le nombre de moles que nous venons de calculer. Et nous devons aussi déterminer la masse molaire de O2.

Il y a deux atomes d’oxygène, chacun avec une masse molaire de 15,999 grammes par mole, ce qui donne une masse molaire de 31,998 grammes par mole. Nous pouvons mettre cette valeur dans notre équation. Et nous obtenons 51,986062 grammes de O2, que nous pouvons écrire, avec trois chiffres après la virgule, 51,986 grammes.

La question ne précise pas le nombre de décimales ou de chiffres significatifs que nous devons utiliser. J’ai donc choisi trois chiffres après la virgule. Si nous choisissions de respecter le nombre de chiffres significatifs juste, nous devrions utiliser deux chiffres significatifs car la seule donnée qui nous est fournie, les 44 grammes de dioxyde de carbone, est exprimée avec deux chiffres significatifs. Ainsi, nous trouverions que la masse d’oxygène consommé est de 52 grammes.

Donc, si 44 grammes de dioxyde de carbone sont produits, quelle quantité d’oxygène est consommée ? La réponse est 52 grammes.

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