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Réactif limitant : avancement maximal et masse de produit

Trouvez le réactif limitant d'une réaction aA + bB → cC, l'avancement maximal, la masse de produit formée et l'excès de l'autre réactif.

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Résultats

Masse de produit attendue

72,06 g

Le réactif B est limitant

Avancement maximal xmax

2 mol

Quantité de produit
4 mol
Quantité initiale de A
4,96 mol
Quantité initiale de B
2 mol
Excès de A restant
1,935 g
Excès de B restant
0 g

Pourquoi un réactif s’épuise en premier

Une réaction consomme ses réactifs dans les proportions fixées par l’équation ajustée. En pratique, les quantités mélangées respectent rarement ces proportions. Le réactif entièrement consommé en premier est le réactif limitant : quand il est épuisé, la réaction s’arrête et l’autre réactif reste en excès. Le réactif limitant fixe l’avancement maximal xmax et donc la masse maximale de produit.

La méthode du tableau d’avancement

Pour une réaction a A + b B → c C :

  1. Calculez les quantités initiales : n = m ÷ M.
  2. Écrivez qu’à l’état final, n(A) − a·x ≥ 0 et n(B) − b·x ≥ 0.
  3. Les hypothèses donnent x = n(A) ÷ a et x = n(B) ÷ b : la plus petite valeur est xmax et désigne le réactif limitant.
  4. Quantité de produit = c × xmax ; masse = c × xmax × M(C).
  5. Excès restant = (n − coefficient × xmax) × M pour l’autre réactif.

Exemple chiffré

On fait réagir 10 g de dihydrogène et 64 g de dioxygène : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O.

  1. n(H₂) = 10 ÷ 2,016 = 4,960 mol ; n(O₂) = 64 ÷ 31,998 = 2,000 mol.
  2. Si H₂ est limitant : xmax = 4,960 ÷ 2 = 2,480 mol. Si O₂ est limitant : xmax = 2,000 ÷ 1 = 2,000 mol.
  3. La plus petite valeur l’emporte : O₂ est limitant, xmax = 2,000 mol.
  4. Eau formée = 2 × 2,000 = 4,000 mol, soit 4,000 × 18,015 = 72,06 g.
  5. H₂ consommé = 4,000 mol ; il en reste 0,960 mol, soit 1,94 g.

La masse se conserve : 10 + 64 = 74 g de réactifs donnent 72,06 g d’eau et 1,94 g de dihydrogène restant.

Le tableau d’avancement

État Avancement n(H₂) n(O₂) n(H₂O)
Initial 0 4,960 2,000 0
En cours x 4,960 − 2x 2,000 − x 2x
Final xmax = 2,000 0,960 0 4,000

L’erreur classique

Comparer directement les masses ou les quantités de matière, sans diviser par les coefficients, donne un mauvais résultat. Ici, il y a moins de moles de O₂ que de H₂, mais cela ne prouve rien : l’équation consomme deux fois plus de H₂ que de O₂.

Le mélange stœchiométrique

Si les deux rapports n ÷ coefficient sont égaux, les réactifs sont dans les proportions stœchiométriques : ils sont tous deux entièrement consommés. C’est exactement la situation de l’équivalence d’un titrage.

Du rendement théorique au rendement réel

En pratique, les réactions incomplètes, les réactions parasites et les pertes lors de la purification réduisent la masse obtenue. Le rendement vaut masse obtenue ÷ masse maximale × 100 ; notre calculateur de rendement d’une synthèse le calcule à partir de la masse maximale trouvée ici.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le réactif limitant ?

Le réactif entièrement consommé en premier, qui arrête la réaction. Il fixe l'avancement maximal xmax et donc la quantité maximale de produit.

Comment déterminer le réactif limitant ?

On divise la quantité initiale de chaque réactif par son coefficient stœchiométrique : la plus petite valeur donne xmax et désigne le réactif limitant, comme dans un tableau d'avancement.

Un exemple ?

Pour 2H₂ + O₂ → 2H₂O avec 10 g de H₂ (4,96 mol) et 64 g de O₂ (2,00 mol) : 4,96 ÷ 2 = 2,48 et 2,00 ÷ 1 = 2,00. Le dioxygène est limitant, xmax = 2,00 mol et il se forme 72,1 g d'eau.

Quel lien avec le rendement ?

La masse calculée à partir de xmax est la masse maximale. Le rendement vaut masse obtenue ÷ masse maximale × 100.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.