Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Calcul de la masse nécessaire d’un réactif

Calcul de la masse nécessaire d’un réactif

Comprendre le Calcul de la masse nécessaire d’un réactif

Pour la production d’ammoniac par le procédé Haber-Bosch, l’azote réagit avec l’hydrogène dans des conditions contrôlées.

Données:

  • Équation chimique : \(N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)\)
  • Masse molaire de \(N_2\) : 28 g/mol
  • Masse molaire de \(H_2\) : 2 g/mol
  • Masse molaire de \(NH_3\) : 17 g/mol
  • Masse souhaitée d’ammoniac à produire : 680 kg

Question:

Déterminez la masse de diazote (\(N_2\)) et de dihydrogène (\(H_2\)) nécessaire pour produire la quantité souhaitée d’ammoniac, en supposant un rendement de réaction de 100%.

Correction : Calcul de la masse nécessaire d’un réactif

1. Calcul de la masse de diazote (N\(_2\)) nécessaire

Le procédé Haber-Bosch requiert du diazote et du dihydrogène pour produire de l’ammoniac. L’équation chimique \(N_2(g) + 3H_2(g) \rightarrow 2NH_3(g)\) montre que 1 mole de \(N_2\) réagit avec 3 moles de \(H_2\) pour produire 2 moles de \(NH_3\). Pour déterminer la masse de \(N_2\) nécessaire, nous utilisons le ratio stœchiométrique entre \(N_2\) et \(NH_3\) indiqué par l’équation chimique.

Formule:

\[ \text{Masse de } N_2 = \left(\frac{\text{Moles de } NH_3}{2}\right) \times \text{Masse molaire de } N_2 \]

Données:

  • Masse molaire de \(N_2\): 28 g/mol
  • Masse molaire de \(NH_3\): 17 g/mol
  • Masse souhaitée d’ammoniac (NH\(_3\)): 680 kg

Calcul:

Convertir la masse d’ammoniac en moles:

\[ \text{Moles de } NH_3 = \frac{680,000 \text{ g}}{17 \text{ g/mol}} \] \[ \text{Moles de } NH_3 = 40,000 \text{ moles} \]

Calculer la masse de nécessaire:

\[ \text{Masse de } N_2 = \left(\frac{40,000 \text{ moles}}{2}\right) \times 28 \text{ g/mol} \] \[ \text{Masse de } N_2 = 560,000 \text{ g} \] \[ \text{Masse de } N_2 = 560 \text{ kg} \]

2. Calcul de la masse de dihydrogène (H\(_2\)) nécessaire

En suivant l’équation chimique, 3 moles de \(H_2\) sont nécessaires pour chaque mole de \(N_2\). La masse de \(H_2\) est calculée en fonction du nombre de moles de \(N_2\) utilisé et du ratio stœchiométrique.

Formule:

\[ \text{Masse de } H_2 = (\text{Moles de } N_2 \times 3) \times \text{Masse molaire de } H_2 \]

Données:

  • Masse molaire de \(H_2\): 2 g/mol

Calcul:

  • Moles de déjà calculées: 20,000 moles (de la première partie)

Calculer la masse de \(H_2\) nécessaire:

\[ \text{Masse de } H_2 = (20,000 \text{ moles} \times 3) \times 2 \text{ g/mol} \] \[ \text{Masse de } H_2 = 120,000 \text{ g} \] \[ \text{Masse de } H_2 = 120 \text{ kg} \]

Résumé:

Pour produire 680 kg d’ammoniac, il est nécessaire d’utiliser 560 kg de diazote (N\(_2\)) et 120 kg de dihydrogène (H\(_2\)), supposant un rendement de 100%. Ces calculs illustrent l’importance de comprendre les ratios stœchiométriques et de convertir correctement les unités dans les processus industriels.

Calcul de la masse nécessaire d’un réactif

D’autres exercices de chimie industrielle:

Contrôle de la Pureté des Composés Actifs
Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

Contrôle de la Pureté des Composés Actifs Comprendre le Contrôle de la Pureté des Composés Actifs Dans l'industrie pharmaceutique, la pureté des substances chimiques est cruciale pour garantir l'efficacité et la sécurité des médicaments. Un laboratoire pharmaceutique...

Synthèse de l’Éthanol par Fermentation
Synthèse de l’Éthanol par Fermentation

Synthèse de l'Éthanol par Fermentation Comprendre la Synthèse de l'Éthanol par Fermentation Dans l'industrie chimique, la production d'éthanol par fermentation est une méthode courante. La fermentation est un processus biochimique où le glucose issu de matières...

Analyse et Synthèse du Javanol
Analyse et Synthèse du Javanol

Analyse et Synthèse du Javanol Comprendre l'Analyse et Synthèse du Javanol Le Javanol est un composé chimique utilisé principalement dans l'industrie des parfums pour imiter l'odeur du bois de santal. Sa synthèse peut être réalisée par différentes voies chimiques,...

Neutralisation d’un acide gras
Neutralisation d’un acide gras

Neutralisation d’un acide gras Comprendre la Neutralisation d’un acide gras Dans la production de savons, la saponification consiste à neutraliser un acide gras par une base forte, généralement de la soude (NaOH). L’acide gras, ici représenté par l’acide palmitique...

Synthèse de DDT et Gestion des Réactifs
Synthèse de DDT et Gestion des Réactifs

Synthèse de DDT et Gestion des Réactifs Comprendre la Synthèse de DDT et Gestion des Réactifs Dans une usine chimique, les ingénieurs cherchent à optimiser la production de DDT, un pesticide largement utilisé dans le contrôle des moustiques porteurs de maladies comme...

Fermentation alcoolique et énergie
Fermentation alcoolique et énergie

Fermentation alcoolique et énergie Comprendre la Fermentation alcoolique et énergie Une distillerie produit de l'éthanol (\(C_2H_5OH\)) par fermentation de glucose (\(C_6H_{12}O_6\)): \[ C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2. \] L'éthanol est ensuite utilisé...

Rendement d’une réaction chimique
Rendement d’une réaction chimique

Rendement d'une réaction chimique Comprendre le Rendement d'une réaction chimique Dans une installation chimique, l'éthanol réagit avec l'acide acétique pour produire de l'acétate d'éthyle dans une réaction de estérification. Données: Quantité initiale d'éthanol : 150...

Calcul de la Concentration Finale de CuSO₄
Calcul de la Concentration Finale de CuSO₄

Calcul de la Concentration Finale de CuSO₄ Comprendre le Calcul de la Concentration Finale de CuSO₄ Dans un processus industriel, une solution concentrée de sulfate de cuivre (CuSO₄) doit être diluée pour être utilisée dans un bain de traitement de surface. La...

Fabrication d’Acide Lactique à Partir de Maïs
Fabrication d’Acide Lactique à Partir de Maïs

Fabrication d'Acide Lactique à Partir de Maïs Comprendre la Fabrication d'Acide Lactique à Partir de Maïs Vous êtes un ingénieur chimiste travaillant pour une entreprise agroalimentaire spécialisée dans la production d'acide lactique utilisé comme conservateur naturel...

0 commentaires
Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *