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Stœchiométrie et réactif limitant

Réactif limitant, masses de produits formés et restes, à partir d’une équation équilibrée au passage.

Paramètres

Réactifs → produits, séparés par « -> » ou « = ». Nul besoin de l’équilibrer. Exemple : C3H8 + O2 -> CO2 + H2O.
Remarque

Laissez vide un réactif en excès.

Résultat

Réactif limitant

O2

Équation équilibrée
2 H2 + O2 → 2 H2O
Avancement maximal
ξ = 2,0001 mol

Produits formés (théorique)

2 H2O72,065 g4,0003 mol

Bilan des réactifs

H2en excès8,0645 g4,0003 mol1,9355 g0,96007 mol
O2limitant64 g2,0001 mol0 g0 mol
M(H2)
2,016 g/mol
M(O2)
31,998 g/mol
M(H2O)
18,015 g/mol
024molH2O22 mol4,964
Remarques (3)

O2 est le réactif limitant. Avancement maximal : 2,0001 mol.

Quantités théoriques, pour une réaction totale sans perte.

Certaines masses molaires reposent sur un poids atomique conventionnel : pour quatorze éléments (dont H, C, N, O, S et Cl), l’IUPAC publie un intervalle, la composition isotopique variant selon l’origine de l’échantillon.

Calcul, hypothèses et sources

PrésentationÀ partir de l'équation, équilibrée au passage, et des quantités disponibles en grammes ou en moles : réactif limitant (plus petit rapport « moles ÷ coefficient »), avancement maximal, masse de chaque produit formé et reste de chaque réactif en excès.

À partir de l'équation, équilibrée au passage, et des quantités disponibles en grammes ou en moles : réactif limitant (plus petit rapport « moles ÷ coefficient »), avancement maximal, masse de chaque produit formé et reste de chaque réactif en excès. Un réactif sans quantité est supposé en excès, et l’hypothèse est affichée.

Méthode & formulesn = m / M (masse → quantité de matière)
n = m / M (masse → quantité de matière)ξ = min sur les réactifs de (n / ν), l’avancement maximalproduit formé : n = ν × ξréactif restant : n − ν × ξ

Le réactif limitant a le plus petit rapport « moles disponibles ÷ coefficient stœchiométrique ». Ce rapport est l'avancement maximal ξ, en moles. Chaque produit se forme à hauteur de ν × ξ, chaque réactif est consommé à hauteur de ν × ξ, et le reste est la différence. L'équilibrage donne les coefficients entiers minimaux, par algèbre linéaire sur fractions exactes, comme l’outil d’équilibrage.

Réactif limitant
celui qui s'épuise le premier et arrête la réaction ; son reste final est nul.
Avancement (ξ)
nombre de « fois » où la réaction, telle qu'écrite avec ses coefficients, s'est produite, en moles.
Quantité théorique
ce que donnerait une réaction totale, sans réaction parallèle ni perte. Le rendement est la masse obtenue divisée par cette masse théorique.
Domaine de validitéLa réaction est supposée totale : une réaction limitée par un équilibre chimique (estérification, dissociation) n'atteint pas ces quantités.

La réaction est supposée totale : une réaction limitée par un équilibre chimique (estérification, dissociation) n'atteint pas ces quantités. Espèces neutres, quatre réactifs au plus ; les demi-équations rédox et les équations ioniques, qui exigent la conservation de la charge, ne sont pas traitées. Les masses molaires reposent sur les poids atomiques standard abrégés de l'IUPAC (moyennes isotopiques terrestres), dont quatorze à valeur conventionnelle, signalée le cas échéant.

Identification du réactif limitantAvec 10 g de H₂ et 64 g de O₂ dans 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, l'oxygène limite malgré sa masse plus grande : 4,96 mol de H₂ (M = 2,016 g/mol) pour un coefficient 2 donnent un rapport de 2,48, contre 2,00 pour l'oxygène (2,00 mol, coefficient 1).

Avec 10 g de H₂ et 64 g de O₂ dans 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, l'oxygène limite malgré sa masse plus grande : 4,96 mol de H₂ (M = 2,016 g/mol) pour un coefficient 2 donnent un rapport de 2,48, contre 2,00 pour l'oxygène (2,00 mol, coefficient 1).