Chimie · Sujet officiel n°10 · Session 2027
Prérequis : équation de réaction ajustée et conservation des éléments (cycle 4), quantité de matière et masse molaire, concentration en quantité de matière, tableau d'avancement (Première spé) ; titrage acide-base et équivalence, quotient de réaction et constante d'équilibre, évaluation d'incertitude de type B (PCSI). Matériel : balance au centigramme, béchers de 100 mL, éprouvette graduée, spatule, agitateur, solution d'acide chlorhydrique à \(0{,}200~\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\), hydrogénocarbonate de sodium solide ; pour la partie CPGE : coquille d'œuf lavée et broyée au mortier, pipette jaugée 25 mL, acide chlorhydrique à \(0{,}500~\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\), soude étalonnée à \(0{,}200~\text{mol}\cdot\text{L}^{-1}\), burette 25 mL, plaque chauffante, pH-mètre et acquisition informatisée.
Toute la chimie de production tient dans une question de proportions : combien de diazote et de dihydrogène pour une tonne d'ammoniac ? Combien d'air pour brûler un litre de carburant sans laisser d'imbrûlés ? Combien de soude pour neutraliser exactement un rejet acide ? La réponse n'est jamais « autant de l'un que de l'autre » : elle est fixée par l'équation de la réaction, c'est-à-dire par la conservation des éléments chimiques. C'est l'objet de la stœchiométrie — du grec stoikheion, l'élément, et metron, la mesure.
Historiquement, la notion se stabilise autour de 1800 avec la loi des proportions définies de Proust : un composé donné contient toujours les mêmes éléments dans les mêmes proportions massiques, quelle que soit sa provenance. Berthollet lui oppose l'existence de solides de composition variable ; la controverse se tranche en faveur de Proust pour les composés moléculaires, mais nous verrons en conclusion que Berthollet n'avait pas tout à fait tort pour les solides.
L'enjeu pédagogique de cette leçon est un changement de regard : passer d'une lecture qualitative de la transformation (« ça réagit, ça mousse ») à une lecture quantitative et proportionnelle. Ce passage bute sur un obstacle bien identifié en classe — le réflexe de comparer des masses, ou des quantités de matière brutes, sans passer par les nombres stœchiométriques. Nous construirons l'outil qui lève cet obstacle, le tableau d'avancement, avant de le généraliser en CPGE à des systèmes où plusieurs réactions coexistent.
Une équation de réaction n'est pas une phrase illustrative : c'est une égalité de comptage. Elle traduit deux conservations, celle des éléments chimiques et celle de la charge électrique. Les nombres placés devant les formules — les nombres stœchiométriques — ne disent pas combien il y a de matière, mais dans quel rapport les espèces sont consommées et formées.
Cette lecture proportionnelle est la clé de toute la leçon. Elle signifie que les variations de quantité de matière des différentes espèces ne sont pas indépendantes : elles sont toutes liées par un seul paramètre. C'est ce paramètre que le tableau d'avancement rendra explicite.
Développement complet des deux parties, illustrations expérimentales détaillées, questions d'entretien avec éléments de réponse, biblio commentée. L'accès ouvre les55 leçons et tous les corrigés d'annales jusqu'au 31/08/2027, à 99 € au lieu de 149 € jusqu'au 31 octobre 2026.
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