- Nous verrons ce qu'est le rendement en pourcentage, les facteurs qui l'influencent et nous apprendrons à le calculer.
- Nous examinerons les réactifs limitants et la façon de trouver le réactif limitant dans une réaction chimique.
- Enfin, nous étudierons les erreurs de pourcentage et la façon de les minimiser.
Nous pouvons avoir une idée de la quantité de produit (ou rendement) que nous obtiendrons d'une réaction en utilisant la masse moléculaire des échantillons impliqués.
Prenons comme exemple la réaction entre l'éthène et l'eau pour produire de l'éthanol. Regarde les masses moléculaires de l'éthène, de l'eau et de l'éthanol indiquées ci-dessous.
Fig. 1 - Rendement en pourcentage
Qu'est-ce que le pourcentage de rendement ?
Tu peux voir dans l'équation équilibrée de l'image ci-dessus qu'une mole d'éthène réagit avec l'eau pour produire une mole d'éthanol. Nous pouvons deviner que si nous faisons réagir 28 g d'éthène avec de l'eau, nous obtiendrons 46 g d'éthanol. Mais cette masse n'est que théorique. Dans la pratique, la quantité réelle de produit que nous obtenons est inférieure à celle que nous prévoyons en raison de l'inefficacité du processus de réaction.
Si tu réalisais une expérience avec exactement 1 mole d'éthène et un excès d'eau, la quantité de produit, l'éthanol, serait inférieure à 1 mole. Nous pouvons déterminer l'efficacité d'une réaction en comparant la quantité de produit obtenue lors d'une expérience à la quantité théorique obtenue à partir de l'équation équilibrée. C'est ce que nous appelons le pourcentage de rendement.
Lepourcentage de rendement mesure l'efficacité d'une réaction chimique. Il nous indique la quantité de nos réactifs (en pourcentage) qui s'est transformée avec succès en un produit.
Facteurs qui affectent le pourcentage de rendement
Le processus de réaction est inefficace pour un certain nombre de raisons, dont certaines sont énumérées ci-dessous.
Certains des réactifs ne se transforment pas en produit.
Certains réactifs se perdent dans l'air (s'il s'agit d'un gaz).
Des produits non désirés sont produits dans des réactions secondaires.
La réaction atteint l'équilibre.
Les impuretés arrêtent la réaction.
Calcul du pourcentage de rendement
Nous calculons le pourcentage de rendement à l'aide de la formule :
\(\texte{rendement en pourcentage}\)= \(\frac {\text{rendement réel}} {\text{rendement théorique}}\times100 \)
Lerendement réel est la quantité de produit que tu obtiens pratiquement lors d'une expérience. Il est rare d'obtenir un rendement de 100 % dans une réaction en raison de l'inefficacité du processus de réaction.
Le rendementthéorique (ou rendement prévu) est la quantité maximale de produit que tu peux obtenir à partir d'une réaction. C'est le rendement que tu obtiendrais si tous les réactifs de ton expérience se transformaient en produit.
Illustrons cela par un exemple.
Dans la réaction suivante, 34 g de méthane réagissent avec un excès d'oxygène pour produire 73 g de dioxyde de carbone. Trouve le pourcentage de rendement.
\(CH_4+2O_2\rightarrow CO_2+2H_2O\)
1 mole de méthane (CH_4) produit 1 mole de dioxyde de carbone (CO_2).
\N(CH_4\N) = 16g/mol34g de méthane = 34 ÷ 16 = 2,125 mol puisque \( n\) = \(\frac {m} {M} \)
D'après l'équation, pour chaque mole de \N( CH_4\N), nous obtenons une mole de \N (CO_2\N ) , donc théoriquement, nous devrions également produire 2,125 mole de dioxyde de carbone.
La masse moléculaire de \(CO_2\) est de 44 g/mol :
M(C) = 12
M(O) = 16
donc M(\NCO2\N) = 12 + 2 x 16 = 44 g/mol
Rappelons que \( n\N) =\N(\Nfrac {m} {M}\N)\N(\Ndroite gauche\N)\N(m\N)=\N(\Nfrac {n} {M}\N)
En multipliant la masse moléculaire de \(CO_2\) par la quantité de substance, nous pouvons obtenir le rendement théorique.
44g x 2,125 = 93,5g
Le rendement théorique (maximal) est donc de 93,5 g de dioxyde de carbone.
Rendement réel = 73g
Rendement théorique = 93,5 g
Pourcentage de rendement = (73 ÷ 93,5) x 100 = 78,075 %.
Cela signifie que le pourcentage de rendement est de 78,075 %.
Qu'est-ce qu'un réactif limitant ?
Il arrive que nous n'ayons pas assez d'un réactif pour former la quantité de produit dont nous avons besoin.
Imagine que tu prépares neuf cupcakes pour une fête mais que onze invités se présentent. Tu aurais dû faire plus de petits gâteaux ! Les petits gâteaux sont maintenant un facteur limitant.
Fig. 2 - Réactif limitant
De la même façon, si tu n'as pas assez d'un certain réactif pour une réaction chimique, la réaction s'arrêtera lorsque le réactif sera épuisé. On appelle ce réactif un réactif limitant.
Un réactif limit ant est un réactif qui est entièrement utilisé dans une réaction chimique. Une fois que le réactif limitant est épuisé, la réaction s'arrête.
Un ou plusieurs réactifs peuvent être en excès. Ils ne sont pas tous utilisés dans une réaction chimique. Nous les appelons les réactifs en excès.
Comment trouver le réactif limitant
Pour déterminer lequel des réactifs d'une réaction chimique est le réactif limitant, tu dois commencer par l'équation équilibrée de la réaction, puis calculer le rapport des réactifs en moles ou par leur masse.
Prenons un exemple pour trouver le réactif limitant dans une réaction chimique.
$$ C_2H_4 + Cl_2\rightarrow C_2H_4Cl_2 $$
L'équation équilibrée montre qu'une mole d'éthène réagit avec une mole de chlore pour produire une mole de dichloroéthane. L'éthène et le chlore sont tous utilisés lorsque la réaction s'arrête.
\begin{align} &C_2H_4 +Cl_2\rightarrow C_2H_4Cl_2\\\ \text {Start}\qquad &1mole\quad 1mole\\\ \text{End}\qquad &0 moles\quad 0moles\quad 1mole\end{align}
Que se passe-t-il si nous utilisons 1,5 moles de chlore ? Quelle quantité de réactifs reste-t-il ?
\begin{align} &C_2H_4 \space +\space Cl_2\rightarrow \quad C_2H_4Cl_2\\ \text {Start}\qquad &1mole\quad 1.5moles\\ \text{End}\qquad &0 moles\quad 0.5moles\quad 1mole\end{align}
1 mole d'éthène et 1 mole de chlore réagissent pour donner 1 mole de dichloroéthane. Il reste 0,5 moles de chlore. L'éthène est le réactif limitant dans ce cas puisqu'il est entièrement utilisé à la fin de la réaction.
Tu peux aussi utiliser l'astuce qui consiste à diviser le nombre de moles de chaque réactif par son coefficient stœchiométrique pour déterminer quel réactif est limitant. Le réactif dont le coefficient stœchiométrique est le plus petit est limitant.
Pour l'exemple ci-dessus :
\(C_2H_4 + Cl_2\rightarrow C_2H_4Cl_2\)
Coefficient stoechiométrique de \(C_2H_4\) = 1
Nombre de moles = 1
1 ÷ 1 = 1
Coefficient stœchiométrique de \(Cl_2\) = 1
Nombre de moles = 1,5
1.5 ÷ 1 = 1.5
1 < 1,5, donc \N(C_2H_4\N) est le réactif limitant.
Erreurs en pourcentage
Lorsque nous réalisons une expérience, nous utilisons différents appareils pour mesurer des choses. Par exemple, une balance ou un cylindre de mesure. Lorsque nous utilisons ces appareils pour mesurer, ils ne sont pas tout à fait précis et présentent ce que l'on appelle un pourcentage d'erreur, et lorsque nous réalisons des expériences, nous devons être capables de calculer ce pourcentage d'erreur. Comment faire ?
1. Tout d'abord, nous devons trouver la marge d'erreur de l'appareil et nous devons ensuite voir combien de fois nous avons utilisé l'appareil pour une seule mesure.
2. Ensuite, nous devons voir quelle quantité d'une substance nous avons mesurée.
3. Enfin, nous utilisons les chiffres et les branchons sur l'équation suivante : erreur maximale/valeur mesurée x 100.
1. Une burette a une marge d'erreur de 0,05cm3 et lorsque nous utilisons cet appareil pour enregistrer une mesure, nous l'utilisons deux fois. Nous faisons donc 0,05 x 2 = 0,10, c'est l'erreur de marge.
2. Disons que nous avons mesuré 5,00 cm3 d'une solution. C'est la quantité de substance que nous avons mesurée.
3. Maintenant, nous pouvons mettre les chiffres dans l'équation :
0.10/5 x 100 = 2%
L'erreur est donc de 2 %.
Comment minimiser le pourcentage d'erreur ?
Maintenant que nous savons comment calculer le pourcentage d'erreur, voyons comment le réduire.
Augmenter la quantité mesurée : la marge d'erreur d'un appareil est fixée, donc le seul facteur que nous pouvons changer est la quantité mesurée. Par conséquent, si nous l'augmentons, le pourcentage d'erreur sera plus faible.
Utiliser un appareil avec des divisions plus petites : si un appareil a des divisions plus petites, il est moins susceptible d'avoir une erreur marginale plus importante.
Rendement en pourcentage - Principaux points à retenir
- Facteurs qui affectent le rendement en pourcentage : les réactifs ne se transforment pas en produit, certains réactifs se perdent dans l'air, des produits indésirables sont produits dans des réactions secondaires, la réaction atteint l'équilibre et les impuretés arrêtent la réaction.
- Le rendement en pourcentage mesure l'efficacité d'une réaction chimique. Il nous indique combien de nos réactifs (en pourcentage) sont transformés avec succès en un produit.
- La formule du rendement en pourcentage (rendement réel/rendement théorique) est 100.
- Le rendement théorique (ou rendement prévu) est la quantité maximale de produit que tu peux obtenir à partir d'une réaction.
- Le rendement réel est la quantité de produit que tu obtiens pratiquement lors d'une expérience. Il est rare d'obtenir un rendement de 100 % dans une réaction.
- Un réactif limitant est un réactif qui est entièrement utilisé à la fin d'une réaction chimique. Une fois que le réactif limitant est épuisé, la réaction s'arrête.
- Un ou plusieurs réactifs peuvent être en excès. Ils ne sont pas tous utilisés lors d'une réaction chimique. Nous les appelons les réactifs en excès.
Apprends avec 7 fiches de Rendement pourcentage dans l'application gratuite StudySmarter
Nous avons 14,000 fiches sur les paysages dynamiques.
Tu as déjà un compte ? Connecte-toi
Questions fréquemment posées en Rendement pourcentage
À propos de StudySmarter
StudySmarter est une entreprise de technologie éducative mondialement reconnue, offrant une plateforme d'apprentissage holistique conçue pour les étudiants de tous âges et de tous niveaux éducatifs. Notre plateforme fournit un soutien à l'apprentissage pour une large gamme de sujets, y compris les STEM, les sciences sociales et les langues, et aide également les étudiants à réussir divers tests et examens dans le monde entier, tels que le GCSE, le A Level, le SAT, l'ACT, l'Abitur, et plus encore. Nous proposons une bibliothèque étendue de matériels d'apprentissage, y compris des flashcards interactives, des solutions de manuels scolaires complètes et des explications détaillées. La technologie de pointe et les outils que nous fournissons aident les étudiants à créer leurs propres matériels d'apprentissage. Le contenu de StudySmarter est non seulement vérifié par des experts, mais également régulièrement mis à jour pour garantir l'exactitude et la pertinence.
En savoir plus
