Chimie, secondaire 5 à Montréal • Transformations

Fiche de révision : les transformations chimiques (chimie, secondaire 5)

Les transformations chimiques ouvrent le cours de chimie de secondaire 5, et tout le reste s'y appuie : une équation mal équilibrée fausse ensuite chaque calcul de gaz, d'énergie ou d'équilibre. Cette fiche rassemble ce qui coûte des points sur le chapitre : l'équilibrage par inventaire, la reconnaissance des familles de réactions, la réactivité chimique des gaz, et la distinction entre une réaction totale et un état d'équilibre.

Elle s'adresse aux élèves de chimie de secondaire 5 et à ceux qui suivent le complément Chimie 5. Une fois la fiche lue, la série d'exercices corrigés du même chapitre met chaque réflexe à l'épreuve, avec dix-huit équations à équilibrer.

Mis à jour le 17 octobre 2026

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Le fil du chapitre

Ce qui se conserve n'est pas ce qu'on voit : on équilibre les ATOMES avec des coefficients, jamais avec des indices, et à l'équilibre ce sont les QUANTITÉS qui restent constantes, pas les réactions qui s'arrêtent.

Ce chapitre fait partie de Chimie de cinquième secondaire

Pour s'entraîner Les exercices corrigés de ce chapitre, 12 exercices

Avant ce chapitre

Cette fiche suppose ces notions acquises. Si une méthode ci-dessous reste opaque, c'est presque toujours l'une d'elles qui manque, pas la fiche.

La mole et la quantité de matière Exercices

Notions couvertes

Équation chimique équilibrée
Coefficient stœchiométrique
Conservation de la masse
Synthèse et décomposition
Précipitation
Neutralisation acidobasique
Combustion et triangle du feu
Réactivité chimique des gaz
Réaction réversible
Réaction complète
Conditions de l'équilibre
Équilibre dynamique

L'essentiel

Équilibrer : la méthode de l'inventaire

• On place des COEFFICIENTS devant les formules ; on ne touche JAMAIS aux indices, qui font partie de la formule de l'espèce.
• On commence par l'élément qui n'apparaît que dans une seule espèce de chaque côté ; on garde l'hydrogène puis l'oxygène pour la fin.
• Un ion polyatomique qui traverse la réaction intact ( $SO_{4}$ , $NO_{3}$ , $PO_{4}$ , $CO_{3}$ , $OH$ ) se compte EN BLOC.
• Une combustion dont l'oxygène tombe impair donne une fraction : on l'écrit au brouillon, puis on multiplie toute l'équation par 2.
• Un combustible qui contient de l'oxygène (alcool, sucre) en fournit une partie : on la retire avant de compter le dioxygène.
• On finit par l'inventaire complet et l'on vérifie que les coefficients n'ont plus de diviseur commun.

Un coefficient ajoute des molécules ; un indice change la molécule :

2\,H_{2}O

reste de l'eau,

H_{2}O_{2}

est le peroxyde d'hydrogène.

Sept éléments n'existent à l'état pur que par paires : $H_{2}$ , $N_{2}$ , $O_{2}$ , $F_{2}$ , $Cl_{2}$ , $Br_{2}$ , $I_{2}$ .

Les familles, et les trois sortes de gaz

• SYNTHÈSE : plusieurs réactifs, un seul produit. DÉCOMPOSITION : un seul réactif, plusieurs produits.
• PRÉCIPITATION : un solide $(s)$ apparaît au mélange de deux solutions $(aq)$ . NEUTRALISATION : un acide et une base donnent un sel et de l'eau.
• COMBUSTION : un combustible réagit avec un comburant en dégageant de l'énergie ; elle est aussi une OXYDATION. Une réaction peut appartenir à deux familles.
• COMBURANT, entretient la combustion : $O_{2}$ . COMBUSTIBLE, brûle : $H_{2}$ , $CH_{4}$ , $C_{3}H_{8}$ , $C_{2}H_{2}$ . INERTE, ni l'un ni l'autre : $He$ , $Ne$ , $Ar$ , et pratiquement $N_{2}$ .
• Un classement de réactivité nomme son critère : l'énergie de liaison, plus elle est faible, plus le gaz réagit facilement.

Le feu exige ses trois côtés : un combustible, un comburant, le dioxygène, et l'énergie d'activation ; un gaz inerte n'est aucun des trois.

Totale ou à l'équilibre

• Irréversible : flèche simple $\rightarrow$ , la réaction est TOTALE, elle s'arrête quand un réactif est épuisé.
• Réversible : double flèche $\rightleftharpoons$ , la réaction directe et la réaction inverse se font en même temps ; réactifs et produits coexistent.
• Trois conditions de l'équilibre : réaction réversible, système fermé, propriétés macroscopiques constantes.
• À l'équilibre, les vitesses directe et inverse sont ÉGALES. Trois types : de phase, de solubilité, chimique.

Totale, la réaction irait jusqu'à

1{,}00

mol d'ester, un réactif épuisé (bleu) ; réversible, elle se fige à

0{,}67

mol (orange), réactifs et produits coexistent.

L'expression de la constante d'équilibre et le principe de Le Chatelier sont au chapitre suivant.

Les pièges qui coûtent des points

Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.

1. Changer un indice pour équilibrer

toute la question

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $Al+O_{2}\rightarrow AlO_{2}$ , chaque élément est équilibré. »

Ce qu'il faut écrire

« L'oxyde d'aluminium est $Al_{2}O_{3}$ (ions $Al^{3+}$ et $O^{2-}$ ) ; on équilibre par les coefficients : $4\,Al+3\,O_{2}\rightarrow 2\,Al_{2}O_{3}$ . »

Pourquoi : Changer un indice invente une autre substance : $AlO_{2}$ n'existe pas, et l'équation décrit une réaction qui n'a jamais lieu.

2. Oublier qu'un élément est diatomique

1 point, et tous les calculs qui suivent

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $Na+Cl\rightarrow NaCl$ »

Ce qu'il faut écrire

« Le chlore pur est $Cl_{2}$ : $2\,Na+Cl_{2}\rightarrow 2\,NaCl$ . »

Le chlore pur n'existe que par paires : l'atome isolé de l'équation fausse (rouge) n'existe pas ; avec

Cl_{2}

, deux sodiums et une molécule donnent deux

NaCl

(vert).

Pourquoi : L'équation fausse divise par deux la quantité de dichlore nécessaire : toute la stœchiométrie en découle.

3. Ouvrir un ion polyatomique au lieu de le compter en bloc

le temps de deux questions

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Je compte les oxygènes : 6 dans $Ca(NO_{3})_{2}$ , 4 dans $K_{3}PO_{4}$ ... » et la copie tourne en rond.

Ce qu'il faut écrire

« Phosphate et nitrate en bloc : $3\,Ca(NO_{3})_{2}+2\,K_{3}PO_{4}\rightarrow Ca_{3}(PO_{4})_{2}+6\,KNO_{3}$ . »

Pourquoi : Un ion qui passe intact d'un côté à l'autre se comporte comme un seul « atome » : le compter en bloc divise le travail par trois.

4. Laisser une fraction dans l'équation finale

1 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $C_{6}H_{6}+\frac{15}{2}\,O_{2}\rightarrow 6\,CO_{2}+3\,H_{2}O$ »

Ce qu'il faut écrire

« Fois 2 : $2\,C_{6}H_{6}+15\,O_{2}\rightarrow 12\,CO_{2}+6\,H_{2}O$ . »

Pourquoi : Les coefficients d'une équation sont des nombres de molécules : on attend les plus petits ENTIERS.

5. Rendre des coefficients non réduits

0,5 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« $2\,N_{2}+6\,H_{2}\rightarrow 4\,NH_{3}$ »

Ce qu'il faut écrire

« On divise par 2 : $N_{2}+3\,H_{2}\rightarrow 2\,NH_{3}$ . »

Pourquoi : L'équation est juste mais pas réduite ; le réflexe « fois 2 » appliqué sans fraction à éliminer en est presque toujours la cause.

6. Prendre le dioxygène pour un combustible

1 point par gaz mal classé

Ce qu'il ne faut pas écrire

« L'oxygène est un gaz combustible, il est dans tous les feux. »

Ce qu'il faut écrire

« Le dioxygène est COMBURANT : il fait brûler les combustibles, il ne brûle pas lui-même. »

La bouteille de dioxygène porte la flamme sur un cercle, celle du comburant (vert) ; la flamme seule est celle des combustibles, jamais la sienne (rouge).

Pourquoi : Le pictogramme change aussi : une bouteille de dioxygène porte la flamme sur un cercle, pas la flamme seule.

7. Croire qu'à l'équilibre il y a autant de réactifs que de produits

toute la question de définition

Ce qu'il ne faut pas écrire

« À l'équilibre, la moitié des réactifs s'est transformée. »

Ce qu'il faut écrire

« À l'équilibre, les quantités de réactifs et de produits sont CONSTANTES, pas égales. »

À l'équilibre,

0{,}33

mol d'acide et

0{,}67

mol d'ester ne bougent plus : les quantités sont CONSTANTES (vert), pas égales à

0{,}5

chacune (rouge).

Pourquoi : Constant et égal ne sont pas synonymes : selon la réaction, l'équilibre garde presque tout en réactifs ou presque tout en produits.

8. Confondre l'équilibre avec un arrêt

2 points

Ce qu'il ne faut pas écrire

« À l'équilibre, la réaction est terminée. »

Ce qu'il faut écrire

« À l'équilibre, les réactions directe et inverse continuent à des vitesses ÉGALES : c'est un équilibre dynamique. »

La vitesse directe descend, l'inverse monte, et elles se rejoignent à une valeur NON nulle : plus rien ne change, mais rien ne s'arrête.

Pourquoi : Une réaction terminée a épuisé un réactif : c'est une réaction totale, le contraire d'un équilibre.

9. Exclure l'équilibre parce que le contenant est ouvert

1 point

Ce qu'il ne faut pas écrire

« Le bécher est ouvert, donc ce n'est pas un système fermé. »

Ce qu'il faut écrire

« Aucune espèce de la réaction n'est gazeuse : rien ne s'échappe, le bécher se comporte comme un système fermé. »

Pourquoi : Ce qui compte n'est pas le couvercle, c'est la possibilité qu'une espèce de la réaction sorte du système.

Quelle méthode choisir

Quelle famille ?

On lit la FORME de l'équation avant son contenu : nombre de réactifs et de produits, états, types de substances.

Synthèse : plusieurs réactifs, un produit ; décomposition : un réactif, plusieurs produits ; précipitation : deux solutions

(aq)

donnent un solide

(s)

au fond.

Si un seul réactif, plusieurs produits → décomposition

Exemple : $2\,HgO\rightarrow 2\,Hg+O_{2}$
Si plusieurs réactifs, un seul produit → synthèse

Exemple : $2\,K+Br_{2}\rightarrow 2\,KBr$
Si deux solutions $(aq)$ donnent un solide $(s)$ → précipitation

Exemple : $CaCl_{2}(aq)+Na_{2}CO_{3}(aq)\rightarrow CaCO_{3}(s)+2\,NaCl(aq)$
Si un acide et une base donnent un sel et de l'eau → neutralisation acidobasique

Exemple : $2\,HCl+Ba(OH)_{2}\rightarrow BaCl_{2}+2\,H_{2}O$
Si une substance réagit avec $O_{2}$ et dégage de l'énergie → combustion, donc aussi oxydation

Exemple : $C_{3}H_{8}+5\,O_{2}\rightarrow 3\,CO_{2}+4\,H_{2}O$

une oxydation lente, comme la rouille, n'est pas une combustion

Deux branches peuvent s'appliquer à la même équation : $2\,Ca+O_{2}\rightarrow 2\,CaO$ est une synthèse et une oxydation, et l'on donne les deux.

L'équilibre est-il atteint ?

On teste les trois conditions dans l'ordre ; une seule qui manque suffit à répondre non.

1 : un gaz s'échappe, système ouvert, pas d'équilibre. 2 : ouvert mais sans gaz, l'équilibre est possible. 3 : fermé, le gaz reste, l'équilibre est possible.

Si aucune réaction, ou une réaction irréversible (flèche simple, combustion) → non : il manque la réaction réversible

Exemple : une bouteille de néon pur ; du papier qui brûle
Si une espèce GAZEUSE peut s'échapper du contenant → non : le système est ouvert

Exemple : une craie dans du vinaigre, dans un verre ouvert
Si une propriété macroscopique varie encore (couleur, pression, masse de solide) → non : l'équilibre n'est pas encore installé

Exemple : un sel qui finit de se dissoudre, aucun dépôt au fond
Si réversible, fermé (ou sans gaz) et tout est constant → oui : équilibre de phase, de solubilité ou chimique

Exemple : de l'iode solide au fond de son flacon bouché, vapeur violette stable

La rédaction attendue

Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.

Équilibrer une équation sur la copie

Quand l'utiliser : L'énoncé dit « équilibrez », « écrivez l'équation équilibrée » ou donne une équation sans coefficients.

1 Recopier l'équation avec les formules EXACTES, éléments diatomiques compris, et ne plus jamais toucher aux indices.
2 Choisir l'ordre : l'élément présent dans une seule espèce de chaque côté d'abord, les ions polyatomiques intacts en bloc, $H$ puis $O$ en dernier.
3 Placer les coefficients un à un en écrivant l'inventaire de l'élément traité.
4 Si une fraction apparaît, multiplier TOUTE l'équation par son dénominateur.
5 Écrire l'inventaire final, élément par élément, et vérifier que les coefficients n'ont pas de diviseur commun.

Phrase de conclusion

« Inventaire : 4 $C$ , 12 $H$ , 14 $O$ de chaque côté ; les coefficients 2, 7, 4, 6 n'ont pas de diviseur commun, l'équation $2\,C_{2}H_{6}+7\,O_{2}\rightarrow 4\,CO_{2}+6\,H_{2}O$ est équilibrée. »

Le piège : Sauter l'inventaire final : c'est lui qui attrape le coefficient oublié en route, et le correcteur le cherche.

Barème : 1 point pour les coefficients, 1 point pour l'inventaire écrit.

Justifier qu'un système est, ou n'est pas, à l'équilibre

Quand l'utiliser : L'énoncé décrit une situation et demande « le système est-il à l'équilibre ? Justifiez. »

1 Écrire la transformation en jeu et dire si elle est réversible.
2 Dire si le système est fermé, ou s'il se comporte comme tel parce qu'aucune espèce n'est gazeuse.
3 Nommer une propriété macroscopique observable et dire si elle est constante.
4 Conclure en citant la condition qui manque, ou les trois conditions réunies.

Phrase de conclusion

« La transformation est réversible, le flacon est bouché et la teinte de la vapeur ne varie plus : les trois conditions sont réunies, le système est à l'équilibre. »

Le piège : Répondre « oui, rien ne bouge » : l'immobilité ne prouve rien sans réaction réversible, une bouteille de gaz inerte ne bouge pas non plus.

Barème : 1 point par condition examinée, 1 point pour la conclusion.

Vérifier avant de rendre

Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.

L'inventaire final, élément par élément

Écrire une ligne par élément, gauche et droite, en multipliant indice par coefficient.

Si l'oxygène donne 13 contre 14, un coefficient a été changé en route : on reprend depuis l'élément qui a bougé en dernier.
Le diviseur commun

Chercher un nombre qui divise TOUS les coefficients.

2, 6, 4 se divisent par 2 : la réponse attendue est 1, 3, 2.
La formule d'un composé ionique

Vérifier que la somme des charges est nulle avant d'équilibrer.

$Al_{2}O_{3}$ : $2\times(+3)+3\times(-2)=0$ ; $AlO_{2}$ donnerait $+3-4=-1$ , la formule est fausse.
Un réactif épuisé, donc pas d'équilibre

Si un réactif a complètement disparu, la réaction est totale.

Une craie entièrement dissoute dans le vinaigre : réaction totale, aucun équilibre possible.

L'exercice type décortiqué

Équilibrer la combustion de l'antigel, puis conclure

L'éthylène glycol $C_{2}H_{6}O_{2}$ , liquide des antigels, brûle complètement dans le dioxygène en donnant du dioxyde de carbone et de l'eau.

Équilibrez l'équation, nommez la famille, calculez la masse de dioxygène nécessaire pour brûler $124$ g d'éthylène glycol ( $M=62{,}07$ g/mol ; $M(O_{2})=32{,}00$ g/mol), puis dites si une flaque d'antigel qui brûle à l'air libre peut atteindre un équilibre.

L'éthylène glycol porte déjà deux atomes d'oxygène, en orange : ils entrent dans l'inventaire avant le moindre dioxygène, sinon on écrit

\frac{7}{2}\,O_{2}

Étape 1

Carbone : 2, donc $2\,CO_{2}$ . Hydrogène : 6, donc $3\,H_{2}O$ .

Pourquoi

On garde l'oxygène pour la fin, parce qu'il est présent dans les quatre espèces.

Étape 2

Oxygène à droite : $2\times 2+3=7$ . Le combustible en apporte 2 : il en manque 5, soit $\frac{5}{2}\,O_{2}$ .

Pourquoi

Oublier l'oxygène du combustible donne $\frac{7}{2}\,O_{2}$ et une équation fausse : c'est le piège propre aux alcools et aux sucres.

Étape 3

Fois 2 : $2\,C_{2}H_{6}O_{2}+5\,O_{2}\rightarrow 4\,CO_{2}+6\,H_{2}O$ . Inventaire : 4 $C$ , 12 $H$ , $4+10=14$ $O$ contre $8+6=14$ .

Pourquoi

La fraction disparaît, et l'inventaire écrit est ce qui rapporte le point de vérification.

Étape 4

$n=\frac{124}{62{,}07}=2{,}00$ mol ; $n(O_{2})=\frac{5}{2}\times 2{,}00=5{,}00$ mol ; $m(O_{2})=5{,}00\times 32{,}00=160$ g.

Pourquoi

Le rapport des coefficients, « cherché sur connu », se lit sur l'équation entière, après l'avoir équilibrée.

Étape 5

Famille : combustion, donc oxydation. Équilibre : non, la combustion est irréversible et la flaque à l'air libre est un système ouvert.

Pourquoi

Deux conditions manquent ; en citer une suffit à conclure, en citer deux montre qu'on a testé la grille.

Conclusion rédigée

$2\,C_{2}H_{6}O_{2}+5\,O_{2}\rightarrow 4\,CO_{2}+6\,H_{2}O$ ; il faut $160$ g de dioxygène ; c'est une combustion, irréversible, qui ne peut pas atteindre l'équilibre.

L'erreur classique sur cet exercice : Écrire $\frac{7}{2}\,O_{2}$ en oubliant les deux oxygènes de l'éthylène glycol : l'équation n'est plus équilibrée et la masse de dioxygène est fausse de 40 %.

À savoir par cœur

• On équilibre avec des COEFFICIENTS, jamais avec des indices.
• Diatomiques : $H_{2}$ , $N_{2}$ , $O_{2}$ , $F_{2}$ , $Cl_{2}$ , $Br_{2}$ , $I_{2}$ .
• Ordre : l'élément seul de chaque côté, les ions en bloc, puis $H$ , puis $O$ ; fraction, fois 2 ; plus petits entiers.
• Comburant $O_{2}$ ; combustibles $H_{2}$ , hydrocarbures ; inertes $He$ , $Ar$ , pratiquement $N_{2}$ .
• $\rightarrow$ réaction totale ; $\rightleftharpoons$ réactions directe et inverse simultanées.
• Équilibre = réaction réversible + système fermé + propriétés macroscopiques constantes.
• À l'équilibre, les vitesses sont ÉGALES et les quantités CONSTANTES, ni nulles ni égales entre elles.

Questions fréquentes

Comment équilibrer une équation chimique en secondaire 5 ?

On place des coefficients devant les formules, jamais on ne change les indices. On commence par l'élément qui n'apparaît qu'une fois de chaque côté, on compte en bloc les ions polyatomiques qui restent intacts, et on finit par l'hydrogène puis l'oxygène. Si une fraction apparaît, on multiplie toute l'équation par deux, puis on vérifie l'inventaire final.

Pourquoi n'a-t-on pas le droit de changer les indices pour équilibrer ?

Parce que l'indice fait partie de la formule de la substance. Écrire H2O2 au lieu de H2O ne rééquilibre rien : on a remplacé l'eau par le peroxyde d'hydrogène, une autre substance. Le coefficient, lui, change seulement le nombre de molécules de la même substance.

Quelle est la différence entre un gaz comburant, combustible et inerte ?

Un comburant entretient la combustion d'une autre substance, comme le dioxygène. Un combustible brûle en présence d'un comburant, comme le dihydrogène, le méthane, le propane ou l'acétylène. Un gaz inerte ne fait ni l'un ni l'autre dans les conditions usuelles, comme l'hélium, l'argon et, en pratique, le diazote.

Quelles sont les trois conditions pour qu'un système soit à l'équilibre ?

La réaction doit être réversible, le système doit être fermé, et ses propriétés macroscopiques, comme la couleur, la pression ou la masse de solide, doivent être constantes. Un contenant ouvert convient si aucune espèce de la réaction n'est un gaz. Une seule condition manquante suffit à exclure l'équilibre.

Est-ce qu'une réaction s'arrête quand elle atteint l'équilibre ?

Non. À l'équilibre, la réaction directe et la réaction inverse continuent, mais à la même vitesse : il se forme autant de produits qu'il s'en défait. Les quantités restent donc constantes sans que rien ne s'arrête. C'est pour cela qu'on parle d'équilibre dynamique.

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Exercices corrigés : Les transformations chimiques

Une méthode se prouve sur une copie, pas sur une fiche. La série du même chapitre reprend chacun de ces pièges dans un exercice, avec le corrigé rédigé étape par étape.

12 exercices corrigés
120 points
150 minutes

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Stœchiométrie gazeuse et mélanges de gaz L'équilibre chimique

© Ahmed Squalli Houssaini. Fiche publiée sur www.letuteurscientifique.ca/fiches/chim5-transformations. Libre pour l'usage personnel et en classe ; sa republication ailleurs demande une autorisation écrite (mentions légales).

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