On s'intéresse à la réaction chimique qui se déroule lorsqu'on mélange une solution d'acide chlorhydrique \left(\ce{H3O+_{(aq)}} + \ce{Cl^{-}_{(aq)}}\right) et une solution d'hydroxyde de sodium \left(\ce{Na+_{(aq)}} + \ce{OH^{-}_{(aq)}}\right).
Lorsqu'on mélange une solution d'acide chlorhydrique \left(\ce{H3O+_{(aq)}} + \ce{Cl^{-}_{(aq)}}\right) et une solution d'hydroxyde de sodium \left(\ce{Na+_{(aq)}} + \ce{OH^{-}_{(aq)}}\right), il se forme de l'eau.
Classe le rôle de chacun de ces ions.
Oxonium \ce{H3O+}
Hydroxyde \ce{OH^-}
Chlorure \ce{Cl^-}
Sodium \ce{Na+}
Ions réactifs
Ions spectateurs
On connaît la formule brute de l'eau : \ce{H2O}. D'après la conservation des éléments chimiques :
- Ce sont les ions oxonium \ce{H3O+} et hydroxyde \ce{OH^-} qui s'associent pour former l'eau, ce sont donc les réactifs.
- Les ions chlorure \ce{Cl^-} et sodium \ce{Na+} ne participent pas à cette réaction chimique, ce sont donc des ions spectateurs.
Quelle est l'équation de cette réaction chimique ?
On sait que les ions oxonium \ce{H3O+} et hydroxyde \ce{OH^-} sont les réactifs et que l'eau \ce{H2O} est le produit. On écrit alors l'équation de la réaction, sachant que :
- Les ions spectateurs ne sont pas écrits ;
- Pour permettre la conservation des éléments hydrogène et oxygène, le coefficient stœchiométrique de l'eau doit être « 2 ».
On obtient alors l'équation de la réaction suivante :
\ce{H3O+_{(aq)}} + \ce{OH^{-}_{(aq)}} \ce{->} 2\ce{H2O_{(l)}}
Cette réaction est exothermique.
Que peut-on en déduire quant à la température du mélange des deux solutions ?
Cette réaction étant exothermique, elle libère de la chaleur, ce qui fait que la température du mélange des deux solutions augmente.
Après une certaine durée, la température du mélange n'évolue plus, même si on ajoute de la solution d'acide chlorhydrique \left(\ce{H3O+_{(aq)}} + \ce{Cl^{-}_{(aq)}}\right). Par contre, après un ajout de la solution d'hydroxyde de sodium \left(\ce{Na+_{(aq)}} + \ce{OH^{-}_{(aq)}}\right), la température réaugmente.
Dans cette situation, quel est le réactif limitant ?
Si la température réaugmente après l'ajout de la solution d'hydroxyde de sodium \left(\ce{Na+_{(aq)}} + \ce{OH^{-}_{(aq)}}\right), c'est que c'est à cause de l'absence de l'ion hydroxyde \ce{OH^{-}} que la réaction a cessé, c'est donc cet ion le réactif limitant.