Déterminer le réactif limitant - Corrigé exercice 1

La transformation est totale et l'équation de la réaction est la suivante :  \(\mathrm{Cu^{2+}(aq)+2\ OH^-(aq)\rightarrow Cu(OH)_2(s)}\)

1. Détermination du réactif limitant par le calcul

Cas du bécher n° 1 

• \(\frac{n_1}{1}=\frac{2,5\times10^{-3}}{1}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\) 
• \(\frac{n_2}{2}=\frac{2,0\times10^{-3}}{2}=1,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\)
  \(\frac{n_1}{1}\gt\frac{n_2}{2}\)     

Cela indique que l'espèce \(\mathrm{OH^-}\) est le réactif limitant.

Cas du bécher n° 2 : 

• \(\frac{n_1}{1}=\frac{2,5\times10^{-3}}{1}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\) 
• \(\frac{n_2}{2}=\frac{5,0\times10^{-3}}{2}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\)
  `\frac{n_1}{1}=\frac{n_2}{2}`     

Cela indique que les réactifs sont introduits en proportion stœchiométriques et que les réactifs sont donc totalement consommés à la fin de la réaction.

Cas du bécher n° 3 

• \(\frac{n_1}{1}=\frac{2,5\times10^{-3}}{1}=2,5\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\) 
• \(\frac{n_2}{2}=\frac{8,0\times10^{-3}}{2}=4,0\times10^{-3}\ \mathrm{mol}\)
  \(\frac{n_1}{1}\lt\frac{n_2}{2}\)

Cela indique que l'espèce \(\mathrm{Cu^{2+}}\) est le réactif limitant. 

Conclusion : on peut en conclure que le réactif limitant dépend des quantités de matière initiales des réactifs, mais aussi du rapport stœchiométrique de la réaction.

Remarque : le fait qu’un réactif possède la plus grande quantité de matière initiale ne signifie pas nécessairement qu’il est en excès. Ce point est clairement mis en évidence dans le cas du bécher n° 2.

2. Observations expérimentales

Le bécher n° 1 semble contenir le moins de précipité d'hydroxyde de cuivre (couleur pâle). Cela est confirmé par le peu de solide obtenu sur le papier filtre n° 1. De plus, le filtrat est légèrement bleu, indiquant qu'il reste en solution des ions cuivre (II). Ces derniers étaient en excès (et donc les ions hydroxydes en défaut).

Dans le bécher n° 2, il n'y a plus d'ions cuivre (II) (le filtrat est incolore). Il y a plus de solide que pour le bécher n° 1, ce qui est cohérent car tous les ions cuivre ont été consommés. Un test supplémentaire serait nécessaire pour confirmer la disparition totale des ions hydroxyde.

Dans le bécher n° 3, il n'y a plus d'ions cuivre (II) (filtrat incolore). La quantité de solide obtenue ne semble pas plus importante que dans le bécher n° 2, ce qui est normal. Un test supplémentaire serait nécessaire pour confirmer l'excès d'ions hydroxyde (prise de pH par exemple, ou ajout d'un peu de solution de sulfate de cuivre).