Pondérer une équation chimique

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Facile15 exercices

Exercice 1synthèses élémentaires

Pondère chaque équation avec les plus petits coefficients entiers.

a)
$\ce{H2 + O2 -> H2O}$
$\ce{2 H2 + O2 -> 2 H2O}$ (H : $4=4$ ; O : $2=2$ ).
b)
$\ce{N2 + H2 -> NH3}$
$\ce{N2 + 3 H2 -> 2 NH3}$ (N : $2=2$ ; H : $6=6$ ).
c)
$\ce{Na + Cl2 -> NaCl}$
$\ce{2 Na + Cl2 -> 2 NaCl}$ (Na : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ).

Exercice 2métaux et oxygène

Pondère la formation de chaque oxyde métallique.

a)
$\ce{Mg + O2 -> MgO}$
$\ce{2 Mg + O2 -> 2 MgO}$ (Mg : $2=2$ ; O : $2=2$ ).
b)
$\ce{Ca + O2 -> CaO}$
$\ce{2 Ca + O2 -> 2 CaO}$ (Ca : $2=2$ ; O : $2=2$ ).
c)
$\ce{Al + O2 -> Al2O3}$
$\ce{4 Al + 3 O2 -> 2 Al2O3}$ (Al : $4=4$ ; O : $6=6$ ). L'oxygène ( $3$ atomes par motif $\ce{Al2O3}$ ) impose le ppcm $6$ avec les paquets de $\ce{O2}$ .

Exercice 3décompositions

Pondère chaque réaction de décomposition.

a)
$\ce{H2O2 -> H2O + O2}$
$\ce{2 H2O2 -> 2 H2O + O2}$ (H : $4=4$ ; O : $4=2+2$ ).
b)
$\ce{KClO3 -> KCl + O2}$
$\ce{2 KClO3 -> 2 KCl + 3 O2}$ (K : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ; O : $6=6$ ).
c)
$\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$
$\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ déjà ajustée (Ca : $1=1$ ; C : $1=1$ ; O : $3=1+2$ ).

Exercice 4combustions simples

Pondère la combustion complète de ces hydrocarbures (produits : $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ ).

a)
$\ce{CH4 + O2 -> CO2 + H2O}$
On règle C, puis H, puis O.
$\ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}$ (C : $1$ ; H : $4$ ; O : $4=2+2$ ).
b)
$\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{C3H8 + 5 O2 -> 3 CO2 + 4 H2O}$ (C : $3$ ; H : $8$ ; O : $10=6+4$ ).
c)
$\ce{C2H6 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{2 C2H6 + 7 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O}$ l'oxygène donne $\tfrac{7}{2}\ce{O2}$ , on double tout (C : $4$ ; H : $12$ ; O : $14=8+6$ ).

Exercice 5somme des coefficients

Pondère l'équation, puis donne la somme des coefficients stœchiométriques (réactifs et produits) de l'équation ajustée.

\ce{C + O2 -> CO}

Le carbone est déjà à $1$ de chaque côté ; l'oxygène ( $2$ à gauche dans $\ce{O2}$ ) impose $2\,\ce{CO}$ à droite, ce qui porte le carbone à $2$ :

\ce{2 C + O2 -> 2 CO}\qquad(\text{C}:2=2,\ \text{O}:2=2).

Somme des coefficients : $2+1+2=\boxed{5}$ .

Exercice 6combinaisons directes

Pondère chaque synthèse avec les plus petits coefficients entiers.

a)
$\ce{H2 + Cl2 -> HCl}$
$\ce{H2 + Cl2 -> 2 HCl}$ (H : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ).
b)
$\ce{K + Cl2 -> KCl}$
$\ce{2 K + Cl2 -> 2 KCl}$ (K : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ).
c)
$\ce{Mg + N2 -> Mg3N2}$
$\ce{3 Mg + N2 -> Mg3N2}$ (Mg : $3=3$ ; N : $2=2$ ).

Exercice 7oxydes et sulfures métalliques

Pondère la formation de chaque composé.

a)
$\ce{Zn + O2 -> ZnO}$
$\ce{2 Zn + O2 -> 2 ZnO}$ (Zn : $2=2$ ; O : $2=2$ ).
b)
$\ce{Fe + S -> FeS}$
$\ce{Fe + S -> FeS}$ déjà ajustée (Fe : $1=1$ ; S : $1=1$ ).
c)
$\ce{Cu + O2 -> CuO}$
$\ce{2 Cu + O2 -> 2 CuO}$ (Cu : $2=2$ ; O : $2=2$ ).

Exercice 8halogénures métalliques

Pondère la synthèse de chaque chlorure.

a)
$\ce{Al + Cl2 -> AlCl3}$
$\ce{2 Al + 3 Cl2 -> 2 AlCl3}$ (Al : $2=2$ ; Cl : $6=6$ ).
b)
$\ce{Fe + Cl2 -> FeCl3}$
$\ce{2 Fe + 3 Cl2 -> 2 FeCl3}$ (Fe : $2=2$ ; Cl : $6=6$ ).
c)
$\ce{Ca + Cl2 -> CaCl2}$
$\ce{Ca + Cl2 -> CaCl2}$ déjà ajustée (Ca : $1$ ; Cl : $2=2$ ).

Exercice 9décompositions par chauffage

Pondère chaque décomposition thermique.

a)
$\ce{HgO -> Hg + O2}$
$\ce{2 HgO -> 2 Hg + O2}$ (Hg : $2=2$ ; O : $2=2$ ).
b)
$\ce{NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2}$
$\ce{2 NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2}$ (Na : $2=2$ ; H : $2=2$ ; C : $2=1+1$ ; O : $6=3+1+2$ ).
c)
$\ce{Ag2O -> Ag + O2}$
$\ce{2 Ag2O -> 4 Ag + O2}$ (Ag : $4=4$ ; O : $2=2$ ).

Exercice 10combustions d'hydrocarbures

Pondère la combustion complète (produits : $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ ).

a)
$\ce{C2H4 + O2 -> CO2 + H2O}$
On règle C, puis H, puis O en dernier.
$\ce{C2H4 + 3 O2 -> 2 CO2 + 2 H2O}$ (C : $2$ ; H : $4$ ; O : $6=4+2$ ).
b)
$\ce{C2H2 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{2 C2H2 + 5 O2 -> 4 CO2 + 2 H2O}$ (C : $4$ ; H : $4$ ; O : $10=8+2$ ).
c)
$\ce{C5H12 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{C5H12 + 8 O2 -> 5 CO2 + 6 H2O}$ (C : $5$ ; H : $12$ ; O : $16=10+6$ ).

Exercice 11le carbone et ses oxydes

Pondère chaque équation.

a)
$\ce{C + O2 -> CO2}$
$\ce{C + O2 -> CO2}$ déjà ajustée (C : $1$ ; O : $2=2$ ).
b)
$\ce{CO + O2 -> CO2}$
$\ce{2 CO + O2 -> 2 CO2}$ (C : $2=2$ ; O : $2+2=4=4$ ).
c)
$\ce{C + CO2 -> CO}$
$\ce{C + CO2 -> 2 CO}$ (C : $2=2$ ; O : $2=2$ ).

Exercice 12non-métaux et dioxygène

Pondère la formation de chaque oxyde.

a)
$\ce{P + O2 -> P2O5}$
$\ce{4 P + 5 O2 -> 2 P2O5}$ (P : $4=4$ ; O : $10=10$ ).
b)
$\ce{S + O2 -> SO2}$
$\ce{S + O2 -> SO2}$ déjà ajustée (S : $1$ ; O : $2=2$ ).
c)
$\ce{SO2 + O2 -> SO3}$
$\ce{2 SO2 + O2 -> 2 SO3}$ (S : $2=2$ ; O : $4+2=6=6$ ).

Exercice 13synthèses d'hydrures

Pondère la formation de chaque hydrure.

a)
$\ce{Na + H2 -> NaH}$
$\ce{2 Na + H2 -> 2 NaH}$ (Na : $2=2$ ; H : $2=2$ ).
b)
$\ce{Ca + H2 -> CaH2}$
$\ce{Ca + H2 -> CaH2}$ déjà ajustée (Ca : $1$ ; H : $2=2$ ).
c)
$\ce{P + H2 -> PH3}$
$\ce{2 P + 3 H2 -> 2 PH3}$ (P : $2=2$ ; H : $6=6$ ).

Exercice 14dégagement de dihydrogène

Pondère chaque réaction produisant du $\ce{H2}$ .

a)
$\ce{Zn + HCl -> ZnCl2 + H2 ^}$
$\ce{Zn + 2 HCl -> ZnCl2 + H2 ^}$ (Zn : $1$ ; H : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ).
b)
$\ce{Mg + HCl -> MgCl2 + H2 ^}$
$\ce{Mg + 2 HCl -> MgCl2 + H2 ^}$ (Mg : $1$ ; H : $2=2$ ; Cl : $2=2$ ).
c)
$\ce{Na + H2O -> NaOH + H2 ^}$
$\ce{2 Na + 2 H2O -> 2 NaOH + H2 ^}$ (Na : $2=2$ ; O : $2=2$ ; H : $4=2+2$ ).

Exercice 15pondérer, puis sommer

Pondère l'équation de formation de l'oxyde de chrome(III), puis donne la somme des coefficients stœchiométriques de l'équation ajustée.

\ce{Cr + O2 -> Cr2O3}

Le motif $\ce{Cr2O3}$ impose $2$ Cr et $3$ O. L'oxygène ( $3$ atomes à droite, par paquets de $2$ à gauche) donne le ppcm $6$ : d'où $3\,\ce{O2}$ à gauche, $2\,\ce{Cr2O3}$ à droite, et l'on réajuste le chrome à $4$ :

\ce{4 Cr + 3 O2 -> 2 Cr2O3}\qquad(\text{Cr}:4=4,\ \text{O}:6=6).

Somme des coefficients : $4+3+2=\boxed{9}$ .

Moyen15 exercices

Exercice 1combustions et molécules oxygénées

Pondère chaque combustion complète (produits : $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ ). Attention à l'oxygène déjà présent dans certains réactifs.

a)
$\ce{C4H10 + O2 -> CO2 + H2O}$
On règle C, puis H, puis O en dernier (en comptant l'oxygène déjà porté par le réactif).
$\ce{2 C4H10 + 13 O2 -> 8 CO2 + 10 H2O}$ (C : $8$ ; H : $20$ ; O : $26=16+10$ ).
b)
$\ce{C2H5OH + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{C2H5OH + 3 O2 -> 2 CO2 + 3 H2O}$ l'éthanol apporte déjà $1$ O : O à droite $=4+3=7$ , dont $1$ vient de l'alcool, d'où $3\,\ce{O2}$ .
c)
$\ce{C6H12O6 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O}$ (O : $6+12=18=12+6$ ).

Exercice 2groupements polyatomiques conservés

Pondère en traitant chaque groupement ( $\ce{OH}$ , $\ce{SO4}$ …) comme un bloc.

a)
$\ce{Al(OH)3 + H2SO4 -> Al2(SO4)3 + H2O}$
$\ce{2 Al(OH)3 + 3 H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 6 H2O}$ (Al : $2$ ; $\ce{SO4}$ : $3$ ; puis H et O via l'eau).
b)
$\ce{Ca(OH)2 + HCl -> CaCl2 + H2O}$
$\ce{Ca(OH)2 + 2 HCl -> CaCl2 + 2 H2O}$ (Ca : $1$ ; Cl : $2$ ; H : $4=4$ ).
c)
$\ce{Fe2O3 + HCl -> FeCl3 + H2O}$
$\ce{Fe2O3 + 6 HCl -> 2 FeCl3 + 3 H2O}$ (Fe : $2$ ; Cl : $6$ ; O : $3=3$ ).

Exercice 3réactions de précipitation

Pondère chaque réaction de double échange.

a)
$\ce{AgNO3 + CaCl2 -> AgCl v + Ca(NO3)2}$
$\ce{2 AgNO3 + CaCl2 -> 2 AgCl v + Ca(NO3)2}$ (Ag : $2$ ; $\ce{NO3}$ : $2$ ; Cl : $2$ ).
b)
$\ce{Pb(NO3)2 + KI -> PbI2 v + KNO3}$
$\ce{Pb(NO3)2 + 2 KI -> PbI2 v + 2 KNO3}$ (Pb : $1$ ; I : $2$ ; K : $2$ ; $\ce{NO3}$ : $2$ ).
c)
$\ce{Na3PO4 + CaCl2 -> Ca3(PO4)2 v + NaCl}$
$\ce{2 Na3PO4 + 3 CaCl2 -> Ca3(PO4)2 v + 6 NaCl}$ (Na : $6$ ; $\ce{PO4}$ : $2$ ; Ca : $3$ ; Cl : $6$ ).

Exercice 4azote, soufre et gros coefficients

Pondère chaque équation.

a)
$\ce{NH3 + O2 -> NO + H2O}$
$\ce{4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O}$ (N : $4$ ; H : $12$ ; O : $10=4+6$ ).
b)
$\ce{C8H18 + O2 -> CO2 + H2O}$
$\ce{2 C8H18 + 25 O2 -> 16 CO2 + 18 H2O}$ l'oxygène donne $\tfrac{25}{2}\ce{O2}$ , on double tout (O : $50=32+18$ ).
c)
$\ce{FeS2 + O2 -> Fe2O3 + SO2}$
$\ce{4 FeS2 + 11 O2 -> 2 Fe2O3 + 8 SO2}$ (Fe : $4$ ; S : $8$ ; O : $22=6+16$ ).

Exercice 5vérifier, corriger, sommer

Un étudiant propose l'équation « ajustée » suivante pour l'attaque de l'aluminium par l'acide chlorhydrique :

\ce{Al + 3 HCl -> AlCl3 + H2 ^}.

a)
Est-elle correctement pondérée ? Justifie par l'inventaire des atomes.
Non. Inventaire : Al ( $1=1$ ) , Cl ( $3=3$ ) , mais hydrogène : $3$ à gauche ( $\ce{3 HCl}$ ) contre $2$ à droite ( $\ce{H2}$ ). L'équation n'est pas pondérée.
b)
Si non, écris l'équation correctement pondérée (plus petits entiers).
On cherche le ppcm des H : la réaction produisant $\ce{H2}$ (paquets de $2$ ) et consommant $\ce{HCl}$ (paquets de $1$ ), on prend $6$ atomes H de chaque côté :
$\ce{2 Al + 6 HCl -> 2 AlCl3 + 3 H2}\qquad(\text{Al}:2,\ \text{Cl}:6,\ \text{H}:6=6).$
c)
Donne la somme des coefficients stœchiométriques de l'équation correcte.
Somme des coefficients : $2+6+2+3=\boxed{13}$ .

Exercice 6neutralisations acide–base

Pondère chaque neutralisation en traitant les groupements ( $\ce{OH}$ , $\ce{PO4}$ , $\ce{SO4}$ ) comme des blocs.

a)
$\ce{H3PO4 + NaOH -> Na3PO4 + H2O}$
On équilibre les groupements, puis l'eau ajuste H et O.
$\ce{H3PO4 + 3 NaOH -> Na3PO4 + 3 H2O}$ (Na : $3$ ; $\ce{PO4}$ : $1$ ; H : $3+3=6=6$ ).
b)
$\ce{H2SO4 + KOH -> K2SO4 + H2O}$
$\ce{H2SO4 + 2 KOH -> K2SO4 + 2 H2O}$ (K : $2$ ; $\ce{SO4}$ : $1$ ; H : $2+2=4=4$ ).
c)
$\ce{Ca(OH)2 + H3PO4 -> Ca3(PO4)2 + H2O}$
$\ce{3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 -> Ca3(PO4)2 + 6 H2O}$ (Ca : $3$ ; $\ce{PO4}$ : $2$ ; H : $6+6=12=12$ ).

Exercice 7carbonates et acides

Pondère chaque attaque acide (dégagement de $\ce{CO2}$ ).

a)
$\ce{CaCO3 + HCl -> CaCl2 + H2O + CO2}$
$\ce{CaCO3 + 2 HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}$ (Ca : $1$ ; Cl : $2$ ; H : $2$ ; O : $3=1+2$ ).
b)
$\ce{Na2CO3 + HCl -> NaCl + H2O + CO2}$
$\ce{Na2CO3 + 2 HCl -> 2 NaCl + H2O + CO2 ^}$ (Na : $2$ ; Cl : $2$ ; H : $2$ ; O : $3=1+2$ ).
c)
$\ce{NaHCO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2}$
$\ce{2 NaHCO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + 2 H2O + 2 CO2 ^}$ (Na : $2$ ; $\ce{SO4}$ : $1$ ; H : $2+2=4$ ; O : $6+4=10=4+2+4$ ).

Exercice 8précipitations avec groupements

Pondère chaque réaction de précipitation.

a)
$\ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + NaCl}$
$\ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2 NaCl}$ (Ba : $1$ ; $\ce{SO4}$ : $1$ ; Na : $2$ ; Cl : $2$ ).
b)
$\ce{FeCl3 + NaOH -> Fe(OH)3 v + NaCl}$
$\ce{FeCl3 + 3 NaOH -> Fe(OH)3 v + 3 NaCl}$ (Fe : $1$ ; Cl : $3$ ; Na : $3$ ; $\ce{OH}$ : $3$ ).
c)
$\ce{Al2(SO4)3 + BaCl2 -> BaSO4 v + AlCl3}$
$\ce{Al2(SO4)3 + 3 BaCl2 -> 3 BaSO4 v + 2 AlCl3}$ (Al : $2$ ; $\ce{SO4}$ : $3$ ; Ba : $3$ ; Cl : $6=6$ ).

Exercice 9réduction d'oxydes métalliques

Pondère chaque réduction d'un oxyde.

a)
$\ce{Fe2O3 + C -> Fe + CO2}$
$\ce{2 Fe2O3 + 3 C -> 4 Fe + 3 CO2}$ (Fe : $4$ ; O : $6=6$ ; C : $3$ ).
b)
$\ce{Fe2O3 + CO -> Fe + CO2}$
$\ce{Fe2O3 + 3 CO -> 2 Fe + 3 CO2}$ (Fe : $2$ ; C : $3$ ; O : $3+3=6=6$ ). C'est la réaction du haut-fourneau.
c)
$\ce{WO3 + H2 -> W + H2O}$
$\ce{WO3 + 3 H2 -> W + 3 H2O}$ (W : $1$ ; O : $3$ ; H : $6=6$ ).

Exercice 10combustion d'un acide carboxylique

L'acide éthanoïque (acide acétique) du vinaigre a la structure ci-dessous.

formule chimique développée

a)
Donne la formule brute de cet acide.
La structure compte $2$ C, $4$ H et $2$ O : formule brute $\ce{C2H4O2}$ .
b)
Écris l'équation de sa combustion complète (produits : $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ ) pondérée avec les plus petits coefficients entiers.
$\ce{C2H4O2 + 2 O2 -> 2 CO2 + 2 H2O}$ . L'acide apporte déjà $2$ O : à droite $4+2=6$ O, dont $2$ viennent de l'acide, d'où $2\,\ce{O2}$ (C : $2$ ; H : $4$ ).

Exercice 11les oxydes d'azote

Pondère chaque équation.

a)
$\ce{NO + O2 -> NO2}$
$\ce{2 NO + O2 -> 2 NO2}$ (N : $2$ ; O : $2+2=4=4$ ).
b)
$\ce{NO2 + H2O -> HNO3 + NO}$
$\ce{3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO}$ (N : $3=2+1$ ; O : $6+1=7=6+1$ ; H : $2=2$ ).
c)
$\ce{N2O5 -> NO2 + O2}$
$\ce{2 N2O5 -> 4 NO2 + O2}$ (N : $4$ ; O : $10=8+2$ ).

Exercice 12grillage de minerais et aluminothermie

Pondère chaque équation.

a)
$\ce{Al + Fe2O3 -> Al2O3 + Fe}$
$\ce{2 Al + Fe2O3 -> Al2O3 + 2 Fe}$ (Al : $2$ ; O : $3$ ; Fe : $2$ ). C'est la réaction aluminothermique (thermite).
b)
$\ce{PbS + O2 -> PbO + SO2}$
$\ce{2 PbS + 3 O2 -> 2 PbO + 2 SO2}$ (Pb : $2$ ; S : $2$ ; O : $6=2+4$ ).
c)
$\ce{ZnS + O2 -> ZnO + SO2}$
$\ce{2 ZnS + 3 O2 -> 2 ZnO + 2 SO2}$ (Zn : $2$ ; S : $2$ ; O : $6=2+4$ ).

Exercice 13la chimie de l'ammoniac

Pondère chaque équation.

a)
$\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$
$\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}$ déjà ajustée (N : $1$ ; H : $4=3+1$ ; Cl : $1$ ).
b)
$\ce{NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4}$
$\ce{2 NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4}$ (N : $2$ ; H : $6+2=8=8$ ; $\ce{SO4}$ : $1$ ).
c)
$\ce{NH4NO3 -> N2O + H2O}$
$\ce{NH4NO3 -> N2O + 2 H2O}$ (N : $2$ ; H : $4=4$ ; O : $3=1+2$ ).

Exercice 14vérifier et corriger

Pour la neutralisation de l'hydroxyde de calcium (chaux éteinte) par l'acide nitrique, un étudiant écrit :

\ce{Ca(OH)2 + 2 HNO3 -> Ca(NO3)2 + H2O}.

a)
L'équation est-elle correctement pondérée ? Justifie par l'inventaire des atomes.
Non. Ca ( $1=1$ ) , N ( $2=2$ ) , mais hydrogène : à gauche $2+2=4$ , à droite $2$ (une seule $\ce{H2O}$ ). L'équation n'est pas pondérée.
b)
Si non, corrige le seul coefficient fautif.
Il faut $2\,\ce{H2O}$ (et non $1$ ) :
$\ce{Ca(OH)2 + 2 HNO3 -> Ca(NO3)2 + 2 H2O}\qquad(\text{H}:4=4).$
c)
Vérifie ta réponse sur l'élément oxygène.
Oxygène : à gauche $2+6=8$ ; à droite $6+2=8$ .

Exercice 15pondérer, puis sommer

À haute température, le fer réagit avec la vapeur d'eau pour donner l'oxyde magnétique $\ce{Fe3O4}$ et du dihydrogène. Pondère l'équation, puis donne la somme des coefficients stœchiométriques.

\ce{Fe + H2O -> Fe3O4 + H2 ^}

Le motif $\ce{Fe3O4}$ impose $3\,\ce{Fe}$ ; l'oxygène ( $4$ dans $\ce{Fe3O4}$ ) impose $4\,\ce{H2O}$ , ce qui donne $8$ H, soit $4\,\ce{H2}$ :

\ce{3 Fe + 4 H2O -> Fe3O4 + 4 H2}\qquad(\text{Fe}:3,\ \text{O}:4,\ \text{H}:8=8).

Somme des coefficients : $3+4+1+4=\boxed{12}$ .

Difficile14 exercices

Exercice 1équations ioniques : masse et charge

Pondère chaque équation ionique en milieu acide. Vérifie que le bilan des atomes et celui des charges sont satisfaits.

a)
$\ce{Cr2O7^2- + Fe^2+ + H+ -> Cr^3+ + Fe^3+ + H2O}$
On équilibre d'abord les atomes autres que H et O, puis O par $\ce{H2O}$ , puis H par $\ce{H+}$ ; on contrôle enfin la charge.
$\ce{Cr2O7^2- + 6 Fe^2+ + 14 H+ -> 2 Cr^3+ + 6 Fe^3+ + 7 H2O}$ .
Atomes : Cr $2=2$ , Fe $6=6$ , O $7=7$ , H $14=14$ . Charge : à gauche $-2+6(+2)+14(+1)=+24$ ; à droite $2(+3)+6(+3)=+24$ .
b)
$\ce{MnO4^- + Fe^2+ + H+ -> Mn^2+ + Fe^3+ + H2O}$
$\ce{MnO4^- + 5 Fe^2+ + 8 H+ -> Mn^2+ + 5 Fe^3+ + 4 H2O}$ .
Atomes : Mn $1=1$ , Fe $5=5$ , O $4=4$ , H $8=8$ . Charge : à gauche $-1+5(+2)+8(+1)=+17$ ; à droite $(+2)+5(+3)=+17$ .

Exercice 2équations moléculaires à gros coefficients

Pondère chaque équation avec les plus petits entiers.

a)
$\ce{Cu + HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO ^ + H2O}$
$\ce{3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu(NO3)2 + 2 NO ^ + 4 H2O}$ .
Cu $3=3$ ; H $8=8$ ; N $8=6+2$ ; O $8\times3=24=3\times6+2+4$ .
b)
$\ce{K2Cr2O7 + HCl -> KCl + CrCl3 + Cl2 ^ + H2O}$
$\ce{K2Cr2O7 + 14 HCl -> 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2 ^ + 7 H2O}$ .
K $2=2$ ; Cr $2=2$ ; O $7=7$ ; H $14=14$ ; Cl $14=2+6+6$ .

Exercice 3le kérosène de l'avion

Le kérosène des réacteurs est modélisé par l'hydrocarbure $\ce{C14H30}$ . Sa combustion complète dans le dioxygène produit $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ .

a)
Écris l'équation pondérée avec les plus petits coefficients entiers.
Carbone : $14\,\ce{CO2}$ ; hydrogène : $15\,\ce{H2O}$ ; oxygène à droite $14\times2+15=43$ , soit $\tfrac{43}{2}\,\ce{O2}$ . On double toute l'équation :
$\boxed{\ce{2 C14H30 + 43 O2 -> 28 CO2 + 30 H2O}}.$
Vérification — C : $28=28$ ; H : $60=60$ ; O : $86=56+30$ .
b)
Calcule la somme des coefficients stœchiométriques de cette équation.
Somme $=2+43+28+30=\boxed{103}$ .
c)
À quel intervalle appartient cette somme : $[1;50]$ , $[51;100]$ ou $[101;150]$ ?
$103\in[101;150]$ .

Exercice 4diagnostic : trouver l'erreur

Le zinc réagit avec l'acide nitrique très dilué selon un schéma faisant intervenir toutes les espèces ci-dessous. Un étudiant propose :

\ce{4 Zn + 10 HNO3 -> 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 2 H2O}.

a)
Dresse l'inventaire (Zn, N, H, O) de part et d'autre et repère le(s) élément(s) non équilibré(s).
Inventaire de la proposition $\ce{4 Zn + 10 HNO3 -> 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 2 H2O}$ :
Élément Réactifs Produits
$\ce{Zn}$ $4$ $4$
$\ce{N}$ $10$ $4\times2+2=10$
$\ce{O}$ $30$ $4\times6+3+2=29$ $\neq$
$\ce{H}$ $10$ $4+4=8$ $\neq$
L'hydrogène ( $10\to8$ ) et l'oxygène ( $30\to29$ ) ne sont pas équilibrés.
b)
Corrige le seul coefficient fautif pour rétablir la pondération.
Les deux manques (2 H et 1 O) se comblent d'un coup avec une molécule d'eau supplémentaire : le coefficient de $\ce{H2O}$ doit être $3$ , non $2$ :
$\boxed{\ce{4 Zn + 10 HNO3 -> 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O}}.$
Hydrogène : $10=4+6$ .
c)
Vérifie ta réponse sur l'élément oxygène.
Oxygène : à droite $4\times6+3+3=30$ , égal aux $30$ des réactifs ( $\ce{10 HNO3}$ ).

Élément	Réactifs	Produits
$\ce{Zn}$	$4$	$4$
$\ce{N}$	$10$	$4\times2+2=10$
$\ce{O}$	$30$	$4\times6+3+2=29$	$\neq$
$\ce{H}$	$10$	$4+4=8$	$\neq$

Exercice 5demi-réactions assemblées en milieu acide

Pondère chaque équation ionique en milieu acide, puis vérifie séparément le bilan des atomes et celui des charges.

a)
$\ce{MnO4^- + C2O4^2- + H+ -> Mn^2+ + CO2 + H2O}$
On ajuste l'élément « central », puis l'oxygène par $\ce{H2O}$ , l'hydrogène par $\ce{H+}$ , et l'on contrôle enfin la charge.
$\ce{2 MnO4^- + 5 C2O4^2- + 16 H+ -> 2 Mn^2+ + 10 CO2 + 8 H2O}$ .
Atomes : Mn $2=2$ , C $10=10$ , O $8+20=28=20+8$ , H $16=16$ . Charge : à gauche $2(-1)+5(-2)+16(+1)=+4$ ; à droite $2(+2)=+4$ .
b)
$\ce{Cr2O7^2- + I^- + H+ -> Cr^3+ + I2 + H2O}$
$\ce{Cr2O7^2- + 6 I^- + 14 H+ -> 2 Cr^3+ + 3 I2 + 7 H2O}$ .
Atomes : Cr $2=2$ , I $6=6$ , O $7=7$ , H $14=14$ . Charge : à gauche $-2+6(-1)+14(+1)=+6$ ; à droite $2(+3)=+6$ .

Exercice 6réactions de dismutation

Une dismutation transforme une espèce en deux autres, où l'élément est à la fois plus oxydé et plus réduit. Pondère chaque équation (atomes et charge).

a)
$\ce{Cl2 + OH^- -> Cl^- + ClO^- + H2O}$ (eau de Javel, à froid)
$\ce{Cl2 + 2 OH^- -> Cl^- + ClO^- + H2O}$ .
Cl $2=1+1$ ; O $2=1+1$ ; H $2=2$ ; charge $-2=-1-1$ .
b)
$\ce{Cl2 + OH^- -> Cl^- + ClO3^- + H2O}$ (à chaud)
$\ce{3 Cl2 + 6 OH^- -> 5 Cl^- + ClO3^- + 3 H2O}$ .
Cl $6=5+1$ ; O $6=3+3$ ; H $6=6$ ; charge $-6=-5-1$ .
c)
$\ce{P4 + OH^- + H2O -> PH3 + H2PO2^-}$
$\ce{P4 + 3 OH^- + 3 H2O -> PH3 + 3 H2PO2^-}$ .
P $4=1+3$ ; O $3+3=6=3\times2$ ; H $3+6=9=3+6$ ; charge $-3=3(-1)$ .

Exercice 7combustion d'une amine

La méthanamine (méthylamine) a la structure ci-dessous. Sa combustion complète dans le dioxygène produit du dioxyde de carbone, de l'eau et du diazote $\ce{N2}$ .

formule chimique développée

a)
Donne la formule brute de la méthanamine.
La structure compte $1$ C, $5$ H et $1$ N : formule brute $\ce{CH5N}$ (soit $\ce{CH3NH2}$ ).
b)
Écris l'équation de combustion pondérée avec les plus petits coefficients entiers.
On règle C, puis H, puis N (par $\ce{N2}$ ), et l'oxygène en dernier impose de doubler :
$\boxed{\ce{4 CH3NH2 + 9 O2 -> 4 CO2 + 10 H2O + 2 N2}}.$
C : $4=4$ ; H : $20=20$ ; N : $4=4$ ; O : $18=8+10$ .
c)
Calcule la somme des coefficients stœchiométriques.
Somme $=4+9+4+10+2=\boxed{29}$ .

Exercice 8oxydations nitriques à gros coefficients

Pondère chaque équation moléculaire avec les plus petits entiers.

a)
$\ce{P4 + HNO3 + H2O -> H3PO4 + NO ^}$
$\ce{3 P4 + 20 HNO3 + 8 H2O -> 12 H3PO4 + 20 NO ^}$ .
P $12=12$ ; N $20=20$ ; H $20+16=36=36$ ; O $60+8=68=48+20$ .
b)
$\ce{Cu + HNO3 -> Cu(NO3)2 + NO2 ^ + H2O}$ (acide concentré)
$\ce{Cu + 4 HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2 NO2 ^ + 2 H2O}$ .
Cu $1=1$ ; N $4=2+2$ ; H $4=4$ ; O $12=6+4+2$ . L'acide concentré donne $\ce{NO2}$ (et non $\ce{NO}$ ).

Exercice 9le peroxyde d'hydrogène : oxydant ou réducteur ?

Selon son partenaire, $\ce{H2O2}$ peut être oxydé ou réduit. Pondère chaque équation ionique en milieu acide, puis précise si $\ce{H2O2}$ joue le rôle d'oxydant ou de réducteur.

a)
$\ce{H2O2 + MnO4^- + H+ -> Mn^2+ + O2 ^ + H2O}$
$\ce{5 H2O2 + 2 MnO4^- + 6 H+ -> 2 Mn^2+ + 5 O2 ^ + 8 H2O}$ .
Mn $2=2$ ; O $10+8=18=10+8$ ; H $10+6=16=16$ ; charge $2(-1)+6(+1)=+4=2(+2)$ . Ici $\ce{H2O2}$ est oxydé en $\ce{O2}$ : il joue le rôle de réducteur.
b)
$\ce{H2O2 + I^- + H+ -> I2 + H2O}$
$\ce{H2O2 + 2 I^- + 2 H+ -> I2 + 2 H2O}$ .
O $2=2$ ; I $2=2$ ; H $2+2=4=4$ ; charge $2(-1)+2(+1)=0=0$ . Ici $\ce{H2O2}$ est réduit en $\ce{H2O}$ : il joue le rôle d'oxydant.

Exercice 10combustion d'une cire de paraffine

Une cire de paraffine solide est modélisée par l'alcane $\ce{C20H42}$ . Sa combustion complète donne $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ .

a)
Écris l'équation pondérée avec les plus petits coefficients entiers.
Carbone : $20\,\ce{CO2}$ ; hydrogène : $21\,\ce{H2O}$ ; oxygène à droite $20\times2+21=61$ , soit $\tfrac{61}{2}\,\ce{O2}$ . On double toute l'équation :
$\boxed{\ce{2 C20H42 + 61 O2 -> 40 CO2 + 42 H2O}}.$
C : $40=40$ ; H : $84=84$ ; O : $122=80+42$ .
b)
Donne la somme des coefficients stœchiométriques.
Somme $=2+61+40+42=\boxed{145}$ .
c)
Montre que ce jeu de coefficients est bien minimal (on ne peut pas tous les diviser par un même entier $>1$ ).
$61$ est impair (et premier) : aucun entier $>1$ ne divise à la fois $2$ et $61$ . Le pgcd de $(2,61,40,42)$ vaut donc $1$ : les coefficients sont déjà minimaux.

Exercice 11la balance de Lavoisier

La combustion complète du benzène $\ce{C6H6}$ produit $\ce{CO2}$ et $\ce{H2O}$ . La figure rappelle que la masse totale se conserve : les deux plateaux portent les mêmes atomes.

a)
Écris l'équation pondérée avec les plus petits coefficients entiers.
Carbone : $6\,\ce{CO2}$ ; hydrogène : $3\,\ce{H2O}$ ; oxygène à droite $12+3=15$ , soit $\tfrac{15}{2}\,\ce{O2}$ . On double :
$\boxed{\ce{2 C6H6 + 15 O2 -> 12 CO2 + 6 H2O}}.$
b)
Vérifie le bilan de l'oxygène.
Oxygène : à gauche $15\times2=30$ ; à droite $12\times2+6=24+6=30$ .
c)
Donne la somme des coefficients stœchiométriques.
Somme $=2+15+12+6=\boxed{35}$ .

Exercice 12diagnostic : le chlore récalcitrant

En laboratoire, on prépare le dichlore par action de l'acide chlorhydrique concentré sur le permanganate de potassium. Un étudiant propose :

\ce{2 KMnO4 + 16 HCl -> 2 KCl + 2 MnCl2 + 4 Cl2 ^ + 8 H2O}.

a)
Dresse l'inventaire (K, Mn, O, H, Cl) de part et d'autre et repère le seul élément non équilibré.
Inventaire de la proposition $\ce{2 KMnO4 + 16 HCl -> 2 KCl + 2 MnCl2 + 4 Cl2 + 8 H2O}$ :
Élément Réactifs Produits
$\ce{K}$ $2$ $2$
$\ce{Mn}$ $2$ $2$
$\ce{O}$ $8$ $8$
$\ce{H}$ $16$ $16$
$\ce{Cl}$ $16$ $2+4+8=14$ $\neq$
Seul le chlore n'est pas équilibré ( $16\to14$ : il en manque $2$ ).
b)
Corrige le seul coefficient fautif pour rétablir la pondération.
Ces $2$ atomes de $\ce{Cl}$ manquants forment une molécule $\ce{Cl2}$ de plus : le coefficient de $\ce{Cl2}$ doit être $5$ , non $4$ :
$\boxed{\ce{2 KMnO4 + 16 HCl -> 2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 ^ + 8 H2O}}.$
Chlore : $16=2+4+10$ .
c)
Donne la somme des coefficients de l'équation correcte.
Somme $=2+16+2+2+5+8=\boxed{35}$ .

Élément	Réactifs	Produits
$\ce{K}$	$2$	$2$
$\ce{Mn}$	$2$	$2$
$\ce{O}$	$8$	$8$
$\ce{H}$	$16$	$16$
$\ce{Cl}$	$16$	$2+4+8=14$	$\neq$

Exercice 13la préparation industrielle du phosphore

Au four électrique, le phosphate de calcium réagit avec la silice $\ce{SiO2}$ et le carbone pour donner du silicate de calcium $\ce{CaSiO3}$ , du monoxyde de carbone et du phosphore blanc $\ce{P4}$ :

\ce{Ca3(PO4)2 + SiO2 + C -> CaSiO3 + CO + P4}.

a)
En partant du coefficient $1$ devant $\ce{P4}$ , ajuste d'abord le phosphore, puis le calcium et le silicium.
Avec $1\,\ce{P4}$ , il faut $4$ atomes de P : chaque $\ce{Ca3(PO4)2}$ en apporte $2$ , d'où le coefficient $2$ devant $\ce{Ca3(PO4)2}$ . Le calcium vaut alors $3\times2=6$ : on met $6\,\ce{CaSiO3}$ , ce qui impose $6\,\ce{SiO2}$ (silicium).
b)
Termine par l'oxygène et le carbone, et écris l'équation pondérée (plus petits entiers).
Oxygène : à gauche $2\times8+6\times2=16+12=28$ ; $\ce{CaSiO3}$ en fixe $6\times3=18$ , il en reste $28-18=10$ pour $\ce{CO}$ , d'où $10\,\ce{CO}$ et donc $10\,\ce{C}$ :
$\boxed{\ce{2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C -> 6 CaSiO3 + 10 CO + P4}}.$
Ca : $6=6$ ; P : $4=4$ ; Si : $6=6$ ; C : $10=10$ ; O : $28=18+10$ .
c)
Donne la somme des coefficients stœchiométriques.
Somme $=2+6+10+6+10+1=\boxed{35}$ .

Exercice 14combustion d'un thiol

L'éthanethiol $\ce{C2H6S}$ (l'odorant ajouté au gaz de ville) a la structure ci-dessous. Sa combustion complète produit $\ce{CO2}$ , $\ce{H2O}$ et du dioxyde de soufre $\ce{SO2}$ .

formule chimique développée

a)
Écris l'équation de combustion pondérée (plus petits coefficients entiers).
On règle C, H, S, puis l'oxygène en dernier impose de doubler :
$\boxed{\ce{2 C2H6S + 9 O2 -> 4 CO2 + 6 H2O + 2 SO2}}.$
C : $4=4$ ; H : $12=12$ ; S : $2=2$ ; O : $18=8+6+4$ .
b)
Calcule la somme des coefficients stœchiométriques.
Somme $=2+9+4+6+2=\boxed{23}$ .

Revoir le tutoriel de cette mécanique