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Seconde · Physique-chimie · Constitution et transformations de la matière · Chapitre 8

Transformations chimiques

Fiche de cours5 min de lecturePar Robin RinguetMise à jour : octobre 2026
Télécharger la fiche (PDF)Exercices et contrôles

1Système chimique et transformation

Définition. Un système chimique est l’ensemble des espèces chimiques étudiées. On le décrit par la nature et la quantité de chaque espèce, son état physique — solide (s)\ce{(s)}, liquide (l)\ce{(l)}, gazeux (g)\ce{(g)}, en solution aqueuse (aq)\ce{(aq)} — ainsi que la température et la pression.

Définition. Lors d’une transformation chimique, des espèces disparaissent (les réactifs) et d’autres apparaissent (les produits). Les espèces présentes qui ne sont pas transformées sont spectatrices : elles n’apparaissent pas dans l’équation.

Notation. On passe de l’état initial (avant) à l’état final (après) ; la transformation, supposée totale, s’arrête lorsqu’un réactif au moins a totalement disparu.

2Équation de réaction et ajustement

Définition. L’équation de réaction modélise la transformation : réactifs à gauche, produits à droite, séparés par une flèche.

CHX4(g)+2 OX2(g)→COX2(g)+2 HX2O(g)\ce{CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(g)}

Propriété — conservation. Une équation est ajustée (équilibrée) lorsque, de part et d’autre de la flèche, il y a le même nombre d’atomes de chaque élément et la même charge électrique totale. Les nombres placés devant les formules sont les nombres stœchiométriques (le nombre 11 ne s’écrit pas).

Méthode — ajuster une équation. ne jamais modifier les formules chimiques : on ne change que les nombres placés devant. Commencer par l’élément le plus « rare », terminer par H\ce{H} puis O\ce{O}, et vérifier les charges pour les ions.

3Proportions et réactif limitant

Propriété. Les nombres stœchiométriques donnent les proportions en quantité de matière dans lesquelles les espèces sont consommées et formées. Pour la réaction a A+b B→produitsa\,\text{A}+b\,\text{B}\rightarrow \text{produits}, on compare les rapports

nAaetnBb.\frac{n_{\text{A}}}{a}\qquad\text{et}\qquad \frac{n_{\text{B}}}{b}.

Définition. Le réactif limitant est celui dont le rapport est le plus petit : il est entièrement consommé et impose la quantité de produits formés. L’autre est en excès. Si les deux rapports sont égaux, le mélange est dans les proportions stœchiométriques : les deux réactifs disparaissent ensemble.

Exemplerecherche du réactif limitant

On fait réagir 0,30 mol{0{,}30\,\mathrm{mol}} de Fe\ce{Fe} avec 0,20 mol{0{,}20\,\mathrm{mol}} de S\ce{S} selon Fe+S→FeS\ce{Fe + S -> FeS}. On compare 0,301=0,30\frac{0{,}30}{1}=0{,}30 et 0,201=0,20\frac{0{,}20}{1}=0{,}20 : le soufre est limitant. Il se forme 0,20 mol{0{,}20\,\mathrm{mol}} de FeS\ce{FeS} et il reste 0,10 mol{0{,}10\,\mathrm{mol}} de fer.

4Identifier les espèces : les tests

DonnéesTests caractéristiques à connaître
  • COX2\ce{CO2} : trouble l’eau de chaux. OX2\ce{O2} : rallume une bûchette incandescente. HX2\ce{H2} : détonation (« aboiement ») à l’approche d’une flamme.
  • Ion chlorure ClX−\ce{Cl-} : précipité blanc qui noircit à la lumière avec le nitrate d’argent. Ion CuX2+\ce{Cu^2+} : précipité bleu avec la soude ; ion FeX2+\ce{Fe^2+} : précipité vert ; ion FeX3+\ce{Fe^3+} : précipité rouille.
  • Eau : le sulfate de cuivre anhydre (blanc) devient bleu.

5Aspect énergétique

Définition. Une transformation est exothermique lorsque le système cède de l’énergie au milieu extérieur : la température du mélange augmente (combustions, action d’un acide sur un métal ou sur l’hydroxyde de sodium). Elle est endothermique lorsque le système reçoit de l’énergie : la température diminue (acide citrique et hydrogénocarbonate de sodium).

Propriété. L’énergie échangée est proportionnelle à la quantité de réactif limitant consommée : doubler la masse du réactif limitant double l’énergie échangée (et, pour une même masse de mélange, la variation de température) ; ajouter du réactif en excès ne change rien.

Remarque. Une transformation chimique modifie la nature des espèces ; une transformation physique (fusion, vaporisation…) ne change que l’état physique, les molécules restent les mêmes. Les dissolutions (de l’hydroxyde de sodium, exothermique ; du nitrate d’ammonium, endothermique) sont des transformations physiques qui ont, elles aussi, des effets thermiques.

6Savoir-faire du chapitre

Savoir-faire
  • Décrire l’état initial et l’état final d’un système ; distinguer réactifs, produits et espèces spectatrices.
  • Écrire et ajuster l’équation d’une réaction, y compris avec des ions (conservation de la charge).
  • Identifier le réactif limitant en comparant les rapports n/nombre stœchiomeˊtriquen/\text{nombre stœchiométrique}, et en déduire les quantités formées.
  • Choisir et interpréter un test caractéristique pour identifier une espèce.
  • Reconnaître une transformation exothermique ou endothermique à partir d’une mesure de température ; prévoir l’effet d’une modification de la quantité du réactif limitant.

7Exemples types

Exempleajuster une équation de combustion

Combustion complète du propane CX3HX8\ce{C3H8}. On écrit les formules, puis on ajuste : le carbone impose 33 devant COX2\ce{CO2}, l’hydrogène impose 44 devant HX2O\ce{H2O}, ce qui fait 3×2+4=103\times2+4=10 atomes d’oxygène à droite, donc 55 devant OX2\ce{O2} :

CX3HX8(g)+5 OX2(g)→3 COX2(g)+4 HX2O(g)\ce{C3H8(g) + 5 O2(g) -> 3 CO2(g) + 4 H2O(g)}

Exempleajuster une équation avec des ions

Une solution de sulfate de cuivre et une solution de soude sont mélangées. Les ions SOX4X2−\ce{SO4^2-} et NaX+\ce{Na+} sont spectateurs ; il reste

CuX2+(aq)+2 HOX−(aq)→Cu(OH)X2(s)\ce{Cu^2+(aq) + 2 HO-(aq) -> Cu(OH)2(s)}

Les atomes sont conservés et la charge totale vaut (+2)+2×(−1)=0(+2)+2\times(-1)=0 de chaque côté.

Exempleréactif limitant avec des nombres stœchiométriques différents de 1

On fait réagir 0,40 mol{0{,}40\,\mathrm{mol}} d’aluminium et 0,45 mol{0{,}45\,\mathrm{mol}} de dichlore selon 2 Al+3 ClX2→2 AlClX3\ce{2 Al + 3 Cl2 -> 2 AlCl3}. On compare 0,402=0,20\frac{0{,}40}{2}=0{,}20 et 0,453=0,15\frac{0{,}45}{3}=0{,}15 : le dichlore est limitant. Il se forme 23×0,45=0,30 mol\frac23\times0{,}45={0{,}30\,\mathrm{mol}} de AlClX3\ce{AlCl3} et il reste 0,40−0,30=0,10 mol0{,}40-0{,}30={0{,}10\,\mathrm{mol}} d’aluminium.

Exempleexploiter une mesure de température

On mélange de l’acide citrique et de l’hydrogénocarbonate de sodium dans de l’eau à 20,0∘C{20{,}0{}^{\circ}\mathrm{C}} : une effervescence se produit et la température descend à 14,5∘C{14{,}5{}^{\circ}\mathrm{C}}. Le système a reçu de l’énergie du milieu extérieur, qui s’est refroidi : la transformation est endothermique.

Pièges
  • Ajuster une équation en modifiant un indice dans une formule (HX2O\ce{H2O} devenu « HX2OX2\ce{H2O2} ») : les formules sont imposées par la nature des espèces.
  • Comparer directement nAn_{\text{A}} et nBn_{\text{B}} pour trouver le limitant : il faut diviser par les nombres stœchiométriques.
  • Confondre masse et quantité de matière : les proportions de l’équation portent sur les moles, pas sur les grammes.
  • Croire qu’un mélange qui chauffe « reçoit » de l’énergie : le système en cède au milieu extérieur.
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Exercices, contrôles et sujets

Les énoncés sont en accès libre, à télécharger en PDF.

1

Exercices de base

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Les bases : système, équation ajustée, réactif limitant, tests, effets thermiques

7 exercicesniveau Difficulté 1 sur 3durée conseillée : 1 h 30calculatrice autorisée

  1. Réactifs, produits et espèces spectatricesDifficulté 1 sur 3
  2. Ajuster une équation de réactionDifficulté 1 sur 3
  3. Éléments et charges sont-ils conservés ?Difficulté 1 sur 3
  4. Identifier les produits d’une transformationDifficulté 1 sur 3
  5. Endothermique ou exothermique ?Difficulté 1 sur 3
  6. Comparer les rapports n/nombre stœchiomeˊtriquen/\text{nombre stœchiométrique}Difficulté 2 sur 3
  7. Acide chlorhydrique et hydroxyde de sodiumDifficulté 2 sur 3
2

Exercices d'application

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Applications : bouilloire, comprimé effervescent, cuisinière, chaufferette, ballon

5 exercicesniveau Difficulté 2 sur 3durée conseillée : 2 hcalculatrice autorisée

  1. Détartrer une bouilloireDifficulté 2 sur 3
  2. Un comprimé effervescentDifficulté 2 sur 3
  3. La cuisinière au gazDifficulté 2 sur 3
  4. Une chaufferette à usage uniqueDifficulté 2 sur 3
  5. Un ballon qui se gonfle tout seulDifficulté 2 sur 3
3

Contrôle A

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Équation de réaction, réactif limitant, tests, effets thermiques

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions à choix multiples5 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Le barbecue au charbon de bois7 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Le zinc attaqué par un acide8 ptsDifficulté 2 sur 3
4

Contrôle B

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Pluies acides sur une statue, élévation de température et réactif limitant

Durée : 1 hcalculatrice autorisée3 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Vrai ou faux ?4 ptsDifficulté 2 sur 3
  2. Une statue sous les pluies acides8 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Chauffer avec du magnésium8 ptsDifficulté 3 sur 3
5

Approfondissement

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Airbag, ajustements difficiles, méthode des mélanges, Lavoisier, gaz de cuisson

5 exercicesniveau Difficulté 3 sur 3durée conseillée : 2 h 30calculatrice autorisée

  1. Comment un airbag se gonfle-t-il ?Difficulté 3 sur 3
  2. Ajuster les équations difficiles : la méthode algébriqueDifficulté 3 sur 3
  3. Trouver les coefficients par une mesure de températureDifficulté 3 sur 3
  4. « Rien ne se perd, rien ne se crée »Difficulté 3 sur 3
  5. Méthane ou propane ?Difficulté 3 sur 3
6

Devoir bilan

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Réactions chimiques, entités, mole, solutions et changements d’état

Durée : 1 h 30calculatrice autorisée4 exercices indépendantsbarème sur 20

  1. Questions de cours4 ptsDifficulté 1 sur 3
  2. Un médicament contre les brûlures d’estomac6 ptsDifficulté 2 sur 3
  3. Cuire une confiture au gaz5 ptsDifficulté 2 sur 3
  4. Le flash au magnésium5 ptsDifficulté 2 sur 3

Seconde · Physique-chimie : les 17 chapitres

  1. Corps purs et mélanges
  2. Solutions aqueuses
  3. De l’atome à l’élément chimique
  4. Cortège électronique et tableau périodique
  5. Vers des entités plus stables : ions et molécules
  6. Quantité de matière : la mole
  7. Transformations physiques
  8. Transformations chimiques
  9. Synthèse d’une espèce chimique
  10. Transformations nucléaires
  11. Décrire un mouvement
  12. Modéliser une action : forces
  13. Principe d’inertie
  14. Émission et perception d’un son
  15. Lumière : propagation, spectres et réfraction
  16. Lentilles minces convergentes et modèle de l’œil
  17. Signaux et capteurs