On réalise la réaction : CH4( g)+2 H2 O(g)=CO2( g)+4 H2( g) . avec 100 moles de méthane et 500 m

Let's think step by step. ### Step 1: Analyze the Stoichiometry of the Reaction The balanced ch

On réalise la réaction : CH4( g)+2 H2 O(g)=CO2( g)+4 H2( g)...

On réalise la réaction : $$ \mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})=\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+4 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) . $$ avec 100 moles de méthane et 500 moles d'eau. a) Lequel des deux réactifs sera-t-il épuisé le premier ? Combien restera-t-il alors de l'autre et combien se sera-t-il formé de chacun des deux produits ? b) Par quel facteur le volume initial aura-t-il été multiplié (on suppose que la pression et la température n'ont pas varié) c) Pendant le déroulement de la réaction, au moment où il s'est déjà formé 30 moles de $\mathrm{CO}_2$, combien reste-t-il de chaque réactif et combien s'est-il formé de dihydrogène? N.B. De telles questions se posent souvent en thermodynamique (équilibres) et il est important de vous familiariser avec les raisonnements qu'elles impliquent.

On réalise la réaction :
$$
\mathrm{CH}_4(\mathrm{~g})+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}(\mathrm{g})=\mathrm{CO}_2(\mathrm{~g})+4 \mathrm{H}_2(\mathrm{~g}) .
$$
avec 100 moles de méthane et 500 moles d'eau.
a) Lequel des deux réactifs sera-t-il épuisé le premier ? Combien restera-t-il alors de l'autre et combien se sera-t-il formé de chacun des deux produits ?
b) Par quel facteur le volume initial aura-t-il été multiplié (on suppose que la pression et la température n'ont pas varié)
c) Pendant le déroulement de la réaction, au moment où il s'est déjà formé 30 moles de $\mathrm{CO}_2$, combien reste-t-il de chaque réactif et combien s'est-il formé de dihydrogène?
N.B. De telles questions se posent souvent en thermodynamique (équilibres) et il est important de vous familiariser avec les raisonnements qu'elles impliquent.

Key Concepts

Reaction Extent and Intermediate States

Analyzing the reaction progress at intermediate states involves calculating the remaining amounts of reactants and the quantities of products formed at a specific stage of the reaction. This requires applying stoichiometric relationships to determine the conversion extent based on how far the reaction has proceeded.

Ideal Gas Behavior and Avogadro's Law

Under conditions of constant pressure and temperature, the volume of a gas is directly proportional to the number of moles (according to Avogadro's law). This relationship allows for the comparison and prediction of changes in volume as the number of moles changes during the reaction, which is particularly useful in gaseous reactions.

Mole Ratio Calculations

Mole ratio calculations utilize the coefficients from the balanced equation to relate the moles of one substance to another. This concept is central to stoichiometric calculations, allowing the determination of how many moles of products are produced and how many moles of other reactants remain once the reaction has proceeded to a certain point.

Limiting Reactant

The limiting reactant is the substance in a chemical reaction that is completely consumed first, thereby determining the maximum amount of product that can be formed. Identifying the limiting reactant requires comparing the mole ratios of the given reactants with those specified in the balanced equation.

Balanced Chemical Equation

A balanced chemical equation represents both the qualitative and quantitative aspects of a reaction, showing the exact proportion of reactants and products. In stoichiometry, the coefficients indicate the number of moles of each substance involved, which is essential for calculating how much of one reactant is required to completely react with another and for determining the amounts of products formed.

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