L'équation de réaction de la synthèse de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise est :
\ce{C4H8O2} + \ce{C2H6O} \rightarrow \ce{C6H12O2} + \ce{H2O}
Lors de la première étape de cette synthèse, on introduit dans un ballon une masse m=59 \ \text{g} de \ce{C4H8O2}. On ajoute également un volume V=50\ \text{mL} d'éthanol (\ce{C2H6O}).
Quelle est la formule brute de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise ?
Puisqu'il s'agit de l'équation de synthèse de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise, sa formule est dans les produits. Par élimination, on en déduit que la formule brute de cette espèce est \ce{C6H12O2} puisque l'autre produit est l'eau.
La formule brute de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise est donc \ce{C6H12O2}.
Quelle est la quantité de matière de \ce{C4H8O2} ?
Donnée :
M(\ce{C4H8O2})=88\ \text{g.mol}^{-1}
On connaît la relation pour calculer la quantité de matière :
n=\dfrac{m}{M}\\n=\dfrac{59}{88}\\n=6{,}7.10^{-1}\ \text{mol}
La quantité de matière de \ce{C4H8O2} est donc de 6{,}7.10^{-1}\ \text{mol}.
Quelle est la quantité de matière de \ce{C2H6O} ?
Données :
M(\ce{C2H6O})=46\ \text{g.mol}^{-1}\\\rho(\ce{C2H6O})=0{,}79\ \text{g.mL}^{-1}
On connaît la relation pour calculer la quantité de matière :
n=\dfrac{m}{M}
On connaît la relation pour calculer la masse volumique :
\rho=\dfrac{m}{V}
On peut en déduire l'expression pour calculer la masse à partir de la masse volumique :
m=\rho\times V
On en déduit la relation :
n=\dfrac{\rho \times V}{M}\\n=\dfrac{0{,}79 \times 50}{46}\\n=8{,}6.10^{-1}\ \text{mol}
La quantité de matière de l'éthanol est donc de 8{,}6.10^{-1}\ \text{mol}.
On considère que la réaction est totale, c'est-à-dire qu'elle se déroule jusqu'à ce qu'un des réactifs soit totalement consommé.
Dans quel intervalle serait comprise la quantité de matière de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise ?
On déduit des questions 2 et 3 que la molécule \ce{C4H8O2} est l'espèce limitante car sa quantité de matière est inférieure à celle de l'éthanol et que ces deux espèces ont le même coefficient stœchiométrique dans l'équation de réaction. De même, on sait de l'équation de réaction qu'une molécule de \ce{C4H8O2} réagit avec une molécule de \ce{C2H6O} pour former une molécule de \ce{C6H12O2} et une molécule de \ce{H2O}. Dans le cas d'une réaction totale, la quantité de matière de \ce{C6H12O2} est donc la même que la quantité de matière de \ce{C4H8O2}.
La quantité de matière de l'espèce chimique responsable de l'odeur de fraise serait donc comprise entre 6{,}0.10^{-1}\ \text{mol} et 7{,}0.10^{-1}\ \text{mol}.