SOS physique-chimie

Bonjour à tous.

Voici mon énoncé :

" On réalise la combustion complète de 48,0 L de propane, en présence de 120 L de dioxygène.
1) Déterminer les quantités de matière de propane et de dioxygène à l'état initial
2) Construire un tableau d'avancement, déterminer le facteur limitant et en déduire l'avancement maximal
3) Déterminer le volume de dioxyde de carbone produit lors de cette combustion
4) Quelle serait la quantité de matière de dioxygène nécessaire pour un mélange stoechiométrique ?

Données : Vm = 24 L.mol-1 "

Voici mon raisonnement :

1) n1 = V/Vm = 48,0 / 24 = 2 mol ( propane )
n2 = V/Vm = 120 / 24 = 5 mol ( dioxygène )

2)
C3H8 + 5 O2 ------> 3 CO2 + 4 H20
n1 n2 0 0
n1 - xmax n2 - 5xmax --------> 3 xmax 4 xmax


Soit C3H8 est le réactif limitant alors n1 – xmax = 0 donc xmax = 2 mol
Soit 02 est limitant alors n2 – 5xmax = 0 donc xmax = n2 / 5 = 5 / 5 = 1 mol

Le réactif limitant est celui qui conduit au plus petit xmax. Comme 1 mol-1 < 2 mol-1, 02 est le réactif limitant.

C3H8 + 5 O2 ------> 3 CO2 + 4 H20
n1 n2 0 0
n1 - xmax n2 - 5xmax --------> 3 xmax 4 xmax
2-1= 1 mol 5 – 5 x 1 = 0 3 x 1 = 3 mol 4 x 1 = 4 mol


3) n = V/Vm
V = n x Vm = 3 x 24 = 72 L ( CO2 )

C'est pour la question 4 que je bloque .. Pourriez vous m'aider à la résoudre ?

En vous remerciant.

Bonjour.
Bonnes réponses à la première question.
Pensez à présenter vos calculs, par exemple en écrivant, pour un gaz -, la quantité de matière s'exprime par n = v/Vm où v est le volume occupé en L et Vm le volume molaire mesuré dans les conditions expérimentales habituelles (20°C et Pression atmosphérique voisine de 10^4 Pa) en L/mol.
Votre raisonnement est correct, l'utilisation du tableau est satisfaisante.
Lorsque vous écrivez v = nxVm introduisez cette relation par un phrase.
Bon venons en à la dernière question qui vous gêne.
Comme vous l'avez montré il reste du propane qui n'a pas réagit (1 mol). Donc il faut qu'il y ai au départ plus de O2 pour faire réagir tout le propane. Combien de moles ?
Donc la question peut être lu : quelle quantité de matière faut-il pour consommer tout le propane. C'est bien la définition d'une mélange de réactifs en proportion stœchiométrique : tous les réactifs disparaissent, ils sont tous consommés, il n'y a aucun excès.
Je suppose qu'en dressant un nouveau tableau vous pouvez déterminer la quantité de matière de dioxygène qu'il faut au départ.

C3H8 + 5 O2 ------> 3 CO2 + 4 H20
n1 n2 0 0
n1 - xmax n2 - 5xmax --------> 3 xmax 4 xmax

Pour que C3H8 disparaisse, il faudrait que xmax soit égale à 2 mol, mais dans ce cas là, on aurait -10 mol d'O2 ..

C'est exact.
Dans ce cas on dit comme il cela est formulé dans la question que dans le mélange les deux réactifs sont en proportions stœchiométriques.

C'est possible d'avoir -10 mol d'O2 ..?

Le "petit tiret" devant 10 mol est un signe moins. Bien évidemment il n peut en être question.
Je ne comprends pas ce signe ?
Pour brûler entièrement 5 mol de propane il faut 10 mol de dioxygène.
En effet.
Dans le tableau on écrit que le propane disparait donc l'équation associée au propane donne n1-xmax = 0 donne 5-xmax = 0 mol et donc xmax = 5.
Ce qui nous amène pour le dioxygène à l'équation n2-2*xmax qui doit être aussi égale à O ; soit n2-2*5 = 0 et donc n2 = 10 mol.

Ah pardon je n'avais pas déplacé le -10 à gauche de l'équation ! Pardon !

Donc xmax = 5 mol pour que le C3H8 disparaisse.

On aura donc n ( CO2 ) = 3 xmax = 3 x 5 = 15 mol.

Il est donc nécessaire d'avoir 15 mol de dioxyde de carbone pour un mélange stoechiométrique.

Est-ce correct ?

Ce n'est rien, je n'avais moi même pas identifier ce que j'ai appelé un petit trait comme un signe moins, j'ai bien compris qu'il s'agit d'une étourderie.
Votre calcul de la quantité de matière est parfaitement exact.
Mais la formulation qui suit est ambigu.

Il est donc nécessaire d'avoir 15 mol de dioxyde de carbone pour un mélange stoechiométrique.

Dire qu'il est nécessaire d'avoir 15 mol de CO2 laisse supposer qu'il peut en être autrement. Il n'en est rien.
Lorsque je mélange 2mol de propane et 10 mol de dioxygène il apparait 15 mol de CO2.
La quantité de matière de CO2 n'est pas la cause mais la conséquence de la réaction.

D'accord, donc si je dis " La quantité de matière de dioxyde de carbone nécessaire pour un mélange stoechiométrique serait de 15 mol " ca va un peu mieux ?

Non ce qui serait mieux c'est d'écrire que lorsque l'on réalise le mélange stœchiométrique de 2 mol de propane et 10 mol de O2 il y a production de 15 mol de CO2.
Dire que quelque chose est nécessaire c'est dire que cette chose influe sur la réaction alors que le CO2 n'innervaient pas dans les réactifs, il n'a aucune influence sur la réaction ce n'est pas une cause nécessaire c'est tout simplement un des produit de la réaction.

D'accord je comprends .. Au passage, on a aussi 20 mol de 02 lorsque le mélange est stoechiométrique !

Je ne comprends pas ce que vous voulez en venir.
Avec 20 mol de O2 il faut 4 mol de propane pour avoir un mélange stœchiométrique. Dans ce cas ce mélange produit 12 mol de CO2 et 16 mol de H2O.

Si on posait la question " 4) Quelle serait la quantité de matière de dioxygène nécessaire pour un mélange stoechiométrique ? " On aurait comme réponse 20 mol de dioxygène non ?

Si on posait la question " 4) Quelle serait la quantité de matière de dioxygène nécessaire pour un mélange stoechiométrique ? " On aurait comme réponse 20 mol de dioxygène non ?

On aurait 20 mol dioxygène si j'avais 4 mol de propane.
Relire le dernier post.

Pourquoi 4 mol de propane ?

C3H8 + 5 O2 ------> 3 CO2 + 4 H20
n1 n2 0 0
n1 - xmax n2 - 5xmax --------> 3 xmax 4 xmax

Il faut un mélange stoechiométrique donc xmax = 2 mol non ?