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L’ammoniac peut se décomposer en azote et en hydrogène gazeux selon l’équation ci-dessous. Deux NH3 réagissent pour former N2 plus trois H2. Si 17 grammes d’ammoniac produisent trois grammes d’hydrogène gazeux, alors combien d’hydrogène gazeux est produit par la décomposition de 34 grammes d’ammoniac ?
Pour résoudre ce problème, identifions d’abord les informations données. Nous savons que lorsque 17 grammes d’ammoniac se décomposent, trois grammes d’hydrogène gazeux sont produits. Mais nous devons déterminer la quantité produite d’hydrogène gazeux, que nous appellerons 𝑥, lorsque la réaction de décomposition démarre avec 34 grammes d’ammoniac. Nous savons que dans une équation chimique équilibrée, on a un rapport fixe entre les nombres de moles de deux substances. Le nom de ce rapport est le rapport molaire.
Pour résoudre ce problème, on peut considérer que le rapport de l’ammoniac à l’hydrogène restera toujours le même. Donc, on peut établir une proportion en comparant la masse du réactif, l’ammoniac, à la masse du produit, l’hydrogène. Rappelez-vous qu’une proportion, c’est lorsque deux rapports sont équivalents l’un à l’autre. Par conséquent, si 17 grammes d’ammoniac donnent trois grammes d’hydrogène dans la réaction, on peut dire que ce rapport est égal au rapport de 34 grammes d’ammoniac par 𝑥, la quantité en grammes d’hydrogène gazeux.
Maintenant, nous pouvons calculer 𝑥 en faisant un produit en croix. Nous savons que 𝑥 doit être en grammes. Mais pour l’instant, calculons 𝑥 sans les unités qui sont dans la proportion. Tout d’abord, on obtient l’équation 17𝑥 égal 34 fois trois. Après simplification, on obtient 17𝑥 égal 102. Après avoir divisé les deux côtés de l’équation par 17, on obtient 𝑥 égale six grammes d’hydrogène gazeux produit. Quand on utilise cette méthode pour résoudre des problèmes, il est important de s’assurer que la proportion est correctement écrite. On doit s’assurer que les numérateurs ont la même unité des deux côtés de la proportion, qui dans notre cas est la quantité d’ammoniac en grammes. L’unité présente dans le dénominateur doit également être la même. Dans ce cas, c’est la masse d’hydrogène en grammes.
Il existe une autre façon de résoudre ce problème et de calculer la même réponse. Regardons les étapes de cette méthode. Tout d’abord, on prend la quantité en grammes d’ammoniac et on la convertit en moles. Ensuite, on convertit le nombre de moles d’ammoniac en nombre de moles d’hydrogène. Enfin, on convertit le nombre de moles d’hydrogène en grammes.
Finissons maintenant le calcul à l’aide de facteurs de conversion. On convertit 34 grammes d’ammoniac en moles en divisant par la masse molaire de l’ammoniac, qui est de 17 grammes par mole. Au cours de cette étape, les grammes d’ammoniac s’annulent. Dans la deuxième étape, on doit utiliser le rapport molaire pour convertir les moles d’ammoniac en moles d’hydrogène. Il faut se rappeler que pour écrire le rapport molaire, on doit utiliser les coefficients stœchiométriques de l’équation chimique équilibrée.
Si on regarde les coefficients dans l’équation chimique équilibrée, on voit que chaque fois que deux moles d’ammoniac réagissent, trois moles d’hydrogène gazeux sont produites. Nous devons veiller à placer les deux moles d’ammoniac au dénominateur pour annuler les unités de moles d’ammoniac.
Maintenant, nous sommes prêts à passer à la troisième étape. Pour convertir les moles d’hydrogène en grammes d’hydrogène, nous devons multiplier par la masse molaire de l’hydrogène diatomique, H2, qui est de deux grammes par mole. Dans cette étape, les moles d’hydrogène s’annulent.
Maintenant que nous avons défini les trois facteurs de conversion, nous sommes prêts à calculer la quantité en grammes d’hydrogène gazeux produit. Tout d’abord, nous allons diviser 34 par 17, puis multiplier par trois, diviser par deux et enfin multiplier par deux. En conclusion, la quantité d’hydrogène gazeux produit par la décomposition de 34 grammes d’ammoniac est de six grammes.
