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Aluminothermie

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Aluminothermie
L’action de l’aluminium (Al) sur l’oxyde de
fer III (Fe2O3) produit du fer (Fe) et de
l’oxyde d’aluminium (Al2O3).
On mélange m1 = 30 g d’oxyde de fer III et
m2 = 12 g d’aluminium.
Quelle masse de fer obtiendra-t-on?
Données:
M(Fe) = 56 g.mol-1
M(Al) = 27 g.mol-1
M(O) = 16 g.mol-1
Aluminothermie
Avant tout calcul, nous allons commencer par
décrire la démarche scientifique à adopter
pour répondre à cet exercice (pas de calculs).
Rédiger en quelques points essentiels la
démarche à adopter.
Aluminothermie
1) Ecrire l’équation bilan de la réaction:
Fe2O3(s) + Al(s)  Fe(s) + Al2O3(s)
En prenant bien soin de l’équilibrer!
Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s)
2) Calculer les quantités de matière initiales des
réactifs:
Mais on doit d’abord en calculer
les masses molaires!
Aluminothermie
Masses molaires:
M(Fe203) = 2M(Fe) + 3M(O) = 2 x 56 + 3 x 16
M(Fe203) = 160 g.mol-1
M(Al) = 27 g.mol-1
Quantités de matière:
Alors n1 = m1 / M(Fe203)= 30 / 160 = 0,186 mol
Et n2 = m2 / M(Al) = 12 / 27 = 0,444 mol
Aluminothermie
3) Construire un tableau d’avancement:
Etat
Avancement
(mol)
Initial
x=0
Intermédiaire
x
Final
xmax
Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s)
n1
n2
0
0
Aluminothermie
3) Construire un tableau d’avancement:
Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s)
Etat
Avancement
(mol)
Initial
x=0
n1
n2
0
0
Intermédiaire
x
n1 - x
n2 – 2x
2x
x
Final
xmax
Aluminothermie
3) Construire un tableau d’avancement:
Fe2O3(s) + 2Al(s)  2Fe(s) + Al2O3(s)
Etat
Avancement
(mol)
Initial
x=0
n1
n2
0
0
Intermédiaire
x
n1 - x
n2 – 2x
2x
x
Final
xmax
n1 - xmax
n2 – 2xmax
2xmax
xmax
Aluminothermie
4) Chercher le réactif limitant (RL):

Si Fe2O3 est le RL, alors:
n1 – xmax = 0  xmax = n1 = 0,186 mol

Si Al est le RL, alors:
n2 – 2xmax = 0  xmax = n2/2 = 0,444 / 2
xmax = 0,222 mol
Aluminothermie
On constate que xmax < xmax
On en déduit que le réactif limitant est l’oxyde
de fer III et que xmax = xmax = 0,186 mol
Aluminothermie
5) En déduire la quantité finale de fer formé
puis la masse correspondante:
D’après le tableau d’avancement n(Fe) = 2xmax
Donc n(Fe) = 2 x 0,186 = 0,372 mol
La masse de fer correspondante vaut donc:
m(Fe) = n(Fe).M(Fe) = 0,372 x 56 = 20,8 g
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