Dans le Bulletin de l'union des physiciens * on pouvait lire en 1994 à propos de la réaction suivante de décomposition de l'azoture de sodium
$$ \mathrm{ α \ NaN_{3(s)} \longrightarrow β \ Na_{(s)} + 3 \ N_{2(g)} }$$
"Cette réaction, connue depuis les années trente, peut être utilisée pour obtenir de l’azote très pur. Mais de nos jours, cette réaction connaît un nouveau départ avec son utilisation dans le système «airbag»."
Ajuster la stœchiométrie de cette réaction en déterminant la valeur des nombres stœchiométriques α et β, puis dresser son tableau d'avancement.
Quelle est la quantité de matière ng gazeuse produite par la réaction si la masse initiale d'azoture de sodium vaut m0=100 g ?
En déduire la pression du gaz dans l'airbag de volume V=36 L initialement vide à température T=20°C.
Puis en 2004 : "Dans les airbags nouvelle génération on cherche à produire le développement gazeux comme dans les moteurs de fusée qui utilisent des propergols solides." Il s'agit des deux réactions écrites ci-dessous. Ces deux réactions sont successives : la seconde a lieu après la première.
Ajuster la stœchiométrie de chaque réaction en déterminant la valeur de chaque nombre stœchiométrique.
Quelles sont les masses m1 de NaH4ClO4 et m2 de NaNO3 nécessaires pour générer la même pression dans les mêmes conditions ?
$$ \mathrm{ a \ NH_4ClO_{4(s)} \longrightarrow b \ N_{2(g)} + c \ O_{2(g)} + Cl_{2(g)} + d \ H_2O_{(g)} }$$
$$ \mathrm{ e \ NaNO_{3(s)} + Cl_{2(g)} \longrightarrow f \ N_{2(g)} + g \ O_{2(g)} + h \ NaCl_{(s)} }$$
Masses molaires atomiques (en g·mol-1) MN=14,0 ; MO=16,0 ; MH=1,00 ; MCl=35,5 ; MNa=23,0. Constante des gaz parfaits R=8,31 SI.
* Articles d'Alfred Mathis, La chimie de "l'airbag" (Dec. 1994) et Les nouveaux airbags (Dec. 2004).
Aide : Au cours d'une réactions chimique certaines espèces peuvent se trouver à l'état gazeux parmi les réactifs et les produits. Toutes les espèces gazeuses participent à la pression résultante en sorte qu'on peut définir une quantité de matière gazeuse ng.
Si on considère la réaction suivante :
$$ \mathrm{ α \ A_{(g)} + β \ B_{(g)} \longrightarrow γ \ C_{(g)} + δ \ D_{(g)} }$$
Alors la quantité de matière gazeuse s'écrit
$$ \mathrm{ n_g = n_a-αx +n_B- β x + γ x + δ x }$$
où nA et nB sont les quantités initiales respectivement de A et de B, et où x est l'avancement de la réaction. On en déduit :
$$ \mathrm{ n_g = n_a+n_B + (γ + δ-α - β ) \ x }$$