Système chimique et réaction chimique
Seconde physique-chimie • Dissolution • Solide ionique • Solide moléculaire • Équilibrer une équation • Combustion complète
Objectifs du chapitre
Ce cours reprend tes phrases comme base : dissolution d’un solide moléculaire ou ionique, notation (s) et (aq), méthode d’équilibrage d’une dissolution ionique, réaction de combustion et méthode d’équilibrage d’une combustion complète.
Distinguer
Solide moléculaire et solide ionique.
Écrire
Une équation de dissolution avec les bons états physiques.
Équilibrer
Une équation chimique en conservant les atomes et la charge.
🔴 Méthode générale de rédaction
Pour chaque équation, on doit respecter deux idées :
Conservation des atomes
On doit avoir le même nombre d’atomes de chaque élément à gauche et à droite.
Conservation de la charge
La charge électrique totale doit être la même à gauche et à droite.
On n’a pas le droit de modifier les formules chimiques des espèces. On ajuste seulement les coefficients devant les formules.
I. Réaction de dissolution d’un solide ionique
Solide moléculaire : libère des molécules lorsqu’on le dissout.
Solide ionique : libère des ions lorsqu’on le dissout dans l’eau.
Solide moléculaire
Exemple : le glucose C₆H₁₂O₆, le sucre.
La molécule reste sous forme de molécule en solution aqueuse.
Solide ionique
Exemple : le chlorure de sodium NaCl, le sel.
Le solide libère des ions en solution aqueuse.
(s) signifie solide.
(aq) signifie aqueux : l’espèce est en solution dans l’eau.
Comment équilibrer une réaction de dissolution d’un solide ionique ?
Méthode du cahier :
- Un solide ionique libère des cations (+) et des anions (−).
- On écrit à gauche le solide ionique.
- À droite, on place l’anion ou le cation connu, souvent un ion monoatomique.
- On équilibre le nombre d’atomes.
- On utilise la charge électrique de l’ion connu et les coefficients pour trouver la charge de l’ion inconnu.
- La solution doit rester neutre.
Exemples du cahier
| Solide ionique | Équation de dissolution |
|---|---|
| NaCl(s) | NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq) |
| NaOH(s) | NaOH(s) → Na⁺(aq) + OH⁻(aq) |
| CaCl₂(s) | CaCl₂(s) → Ca²⁺(aq) + 2 Cl⁻(aq) |
| FeCl₃(s) | FeCl₃(s) → Fe³⁺(aq) + 3 Cl⁻(aq) |
| CuCl₂(s) | CuCl₂(s) → Cu²⁺(aq) + 2 Cl⁻(aq) |
| CuSO₄(s) | CuSO₄(s) → Cu²⁺(aq) + SO₄²⁻(aq) |
| Mn(OH)₂(s) | Mn(OH)₂(s) → Mn²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq) |
| CaCO₃(s) | CaCO₃(s) → Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq) |
Exercice type — Retrouver la charge d’un ion
On dissout FeCl₃(s). On sait que l’ion chlorure est Cl⁻. Écrire l’équation de dissolution.
Raisonnement :
Le solide libère Fe et 3 ions chlorure : FeCl₃(s) → Fe ? + 3 Cl⁻.
À droite, les 3 ions Cl⁻ apportent une charge totale −3.
La solution doit rester neutre, donc l’ion fer doit porter une charge +3.
FeCl₃(s) → Fe³⁺(aq) + 3 Cl⁻(aq)
II. Réaction de combustion
Combustion : c’est une réaction qui se produit sous l’effet de la chaleur, entre un combustible, alcool, essence, bois, et le dioxygène O₂.
Lors d’une combustion complète, avec assez de dioxygène, on libère CO₂(g) et H₂O(g), vapeur d’eau.
Exemple : combustion de l’essence, l’octane C₈H₁₈.
Méthode : comment équilibrer une réaction de combustion ?
- On écrit à gauche le combustible + O₂ et à droite les produits CO₂(g) et H₂O(g).
- On équilibre les carbones C avec CO₂.
- On équilibre les hydrogènes H avec H₂O.
- On équilibre les oxygènes O avec O₂.
- On vérifie.
Astuce très importante :
Si le coefficient devant O₂ est une fraction, on peut garder la fraction, ou multiplier toute l’équation par 2 pour obtenir des coefficients entiers.
Exemple du cahier — Combustion de l’éthanol C₂H₆O
Équation non équilibrée :
1. Carbone : il y a 2 C à gauche, donc on met 2 CO₂.
2. Hydrogène : il y a 6 H à gauche, donc on met 3 H₂O.
3. Oxygène : à droite, il y a 2×2 + 3×1 = 7 O. À gauche, l’éthanol apporte déjà 1 O. Il en manque 6, donc il faut 3 O₂.
C₂H₆O + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
Exemple du cahier — Combustion de l’octane C₈H₁₈
Équation non équilibrée :
Carbone : 8 C → 8 CO₂.
Hydrogène : 18 H → 9 H₂O.
Oxygène : à droite : 8×2 + 9×1 = 25 O. Donc il faut 25/2 O₂.
C₈H₁₈ + 25/2 O₂ → 8 CO₂ + 9 H₂O
Avec coefficients entiers : 2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O.
Exemple du cahier — Combustion du butane C₄H₁₀
Équation non équilibrée :
Carbone : 4 CO₂. Hydrogène : 5 H₂O. Oxygène à droite : 4×2 + 5 = 13 O donc 13/2 O₂.
C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O
Avec coefficients entiers : 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O.
Exemple du cahier — Combustion du méthylpropanol C₄H₁₀O
Équation non équilibrée :
Carbone : 4 CO₂. Hydrogène : 5 H₂O. Oxygène à droite : 4×2 + 5 = 13 O. Le méthylpropanol apporte déjà 1 O, il en manque 12, donc 6 O₂.
C₄H₁₀O + 6 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O
III. Exercices contextualisés
1. Sel dans l’eau de mer
Le sel majoritaire de l’eau de mer est NaCl. Écrire son équation de dissolution.
Correction :
NaCl est un solide ionique. Il libère des ions Na⁺ et Cl⁻.
NaCl(s) → Na⁺(aq) + Cl⁻(aq)
2. Calcaire et lagon
Le carbonate de calcium CaCO₃ est présent dans les coraux et coquillages. Écrire son équation de dissolution en ions.
Correction :
CaCO₃ libère Ca²⁺ et CO₃²⁻. Les charges +2 et −2 se compensent.
CaCO₃(s) → Ca²⁺(aq) + CO₃²⁻(aq)
3. Combustion d’un réchaud au butane
Le butane C₄H₁₀ est utilisé dans certains réchauds. Équilibrer sa combustion complète.
Correction :
4 C → 4 CO₂ ; 10 H → 5 H₂O ; oxygènes à droite = 13, donc 13/2 O₂.
C₄H₁₀ + 13/2 O₂ → 4 CO₂ + 5 H₂O
4. Moteur thermique et essence
L’octane C₈H₁₈ est un modèle de l’essence. Écrire la combustion complète avec coefficients entiers.
Correction :
On part de : C₈H₁₈ + 25/2 O₂ → 8 CO₂ + 9 H₂O.
On multiplie toute l’équation par 2.
2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O
5. Sucre dans une boisson sportive
Le glucose C₆H₁₂O₆ est un solide moléculaire. Écrire sa dissolution dans l’eau.
Correction :
Un solide moléculaire libère des molécules lorsqu’on le dissout.
C₆H₁₂O₆(s) → C₆H₁₂O₆(aq)
IV. Partie type bac / évaluation — niveau seconde
Situation 1 — Eau de piscine et ions
Un traitement de piscine peut faire intervenir des ions hypochlorite ClO⁻ et sodium Na⁺. On considère le solide ionique NaClO(s).
- Dire pourquoi NaClO est un solide ionique.
- Écrire son équation de dissolution.
- Vérifier la conservation de la charge.
Correction :
NaClO est un solide ionique car il libère des ions lorsqu’il est dissous dans l’eau.
NaClO(s) → Na⁺(aq) + ClO⁻(aq)
Charge à droite : +1 + (−1) = 0. La solution reste neutre.
Situation 2 — Combustion d’un alcool
On réalise la combustion complète du propanol C₃H₈O.
- Nommer les réactifs.
- Nommer les produits d’une combustion complète.
- Équilibrer l’équation.
Correction :
Réactifs : propanol C₃H₈O et dioxygène O₂.
Produits : dioxyde de carbone CO₂ et eau H₂O.
C : 3 → 3 CO₂.
H : 8 → 4 H₂O.
O à droite : 3×2 + 4 = 10 O. Le propanol apporte déjà 1 O. Il en manque 9, donc 9/2 O₂.
C₃H₈O + 9/2 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
Avec coefficients entiers : 2 C₃H₈O + 9 O₂ → 6 CO₂ + 8 H₂O.
Situation 3 — Identifier une erreur d’équilibrage
Un élève écrit : C₂H₆ + 3 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O.
- Vérifier si les atomes de carbone sont équilibrés.
- Vérifier si les atomes d’hydrogène sont équilibrés.
- Vérifier si les atomes d’oxygène sont équilibrés.
- Corriger l’équation si nécessaire.
Correction :
C : 2 à gauche et 2 à droite : équilibré.
H : 6 à gauche et 6 à droite : équilibré.
O : à droite, 2×2 + 3 = 7 O. À gauche, 3 O₂ = 6 O. Ce n’est pas équilibré.
C₂H₆ + 7/2 O₂ → 2 CO₂ + 3 H₂O
Avec coefficients entiers : 2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O.
📌 Fiche bilan — Système chimique et réaction chimique
Solide moléculaire
Libère des molécules lorsqu’on le dissout.
Solide ionique
Libère des ions lorsqu’on le dissout dans l’eau.
États
(s) : solide ; (aq) : aqueux.
Exemple moléculaire
Exemple ionique
Équilibrer
Conserver les atomes et la charge totale.
Combustion
Réaction avec un combustible et O₂ sous l’effet de la chaleur.
Combustion complète
Produits : CO₂(g) et H₂O(g).
Méthode combustion
Équilibrer C, puis H, puis O.
Éthanol
Octane
Butane
Carte mentale
Dissolution moléculaire
Molécules libérées.
Dissolution ionique
Cations + anions libérés.
Neutralité
La solution doit rester neutre.
Équilibrage
Atomes et charges conservés.
Combustion complète
Combustible + O₂ → CO₂ + H₂O.
Méthode
C puis H puis O, puis vérification.