Réactif limitant et stœchiométrie : cours de 2de

Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Les nombres stœchiométriques sont les nombres devant les formules dans l'équation de réaction ; ils n'ont pas d'unité et fixent les proportions entre espèces.⁶
Le réactif limitant est celui qui est entièrement consommé : il provoque l'arrêt de la réaction ; les autres réactifs restent en excès.⁵
Pour le trouver, divise la quantité initiale de chaque réactif par son nombre stœchiométrique : le plus petit quotient désigne le réactif limitant.
Ce plus petit quotient est l'avancement maximal $x_{max}$ , qui sert à calculer les quantités finales de tous les réactifs et produits.⁴
Si les quotients sont égaux, les réactifs sont en proportions stœchiométriques et aucun ne reste.⁵

Pourquoi l'équation ne suffit pas

Tu connais déjà l'équation d'une réaction chimique : à gauche les réactifs, à droite les produits. Mais quand tu prépares un mélange au laboratoire, une question pratique se pose : combien de produit vas-tu obtenir, et que restera-t-il à la fin ? L'équation seule ne répond pas, parce qu'elle ne dit rien de ce que tu as réellement introduit.

Imagine que tu fabriques des sandwichs avec deux tranches de pain et une tranche de jambon. Avec 10 tranches de pain et 3 tranches de jambon, tu ne feras que 3 sandwichs : le jambon vient à manquer en premier, alors qu'il reste du pain. En chimie, c'est exactement la même logique. Le réactif qui manque le premier s'appelle le réactif limitant.

Dans ce cours, tu vas apprendre à lire les nombres d'une équation, à comparer les quantités de matière introduites, à désigner le réactif limitant et à prévoir la composition du système en fin de transformation. Le programme de seconde demande d'écrire l'équation avec les bons nombres stœchiométriques, puis d'en tirer le réactif limitant lors d'une transformation totale.¹³

Les nombres stœchiométriques

Prenons l'équation $2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O$ . Le nombre devant $H_2$ est 2, celui devant $O_2$ est 1 (il n'est pas écrit), celui devant $H_2O$ est 2.

Pourquoi ces nombres existent-ils ? Parce qu'une transformation chimique conserve chaque élément : il y a autant d'atomes de chaque sorte avant et après la réaction.⁶ Ajuster l'équation consiste à placer devant chaque formule le nombre qui rétablit cette égalité. Ici, on compte 4 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène de chaque côté.

Avec l'équation précédente, chaque fois que 2 mol de dihydrogène disparaissent, 1 mol de dioxygène disparaît aussi et 2 mol d'eau se forment. Si tu consommes 4 mol de dihydrogène, tu consommes 2 mol de dioxygène et tu formes 4 mol d'eau : tout est multiplié par 2.

Réactifs en proportions stœchiométriques ou non

Un mélange de réactifs peut être préparé de deux façons très différentes. Dans le premier cas, les quantités introduites respectent exactement les nombres de l'équation : on dit que le mélange est en proportions stœchiométriques. Dans le second cas, un réactif est présent en trop petite quantité par rapport aux autres.

Trois mélanges pour $2A + 3B \rightarrow C$
Mélange initial	Réactif limitant	Réactif en excès
4,0 mol A et 5,0 mol B	B	0,7 mol de A
4,0 mol A et 7,0 mol B	A	1,0 mol de B
4,0 mol A et 6,0 mol B	Aucun (proportions stœchiométriques)	Aucun

Trois mélanges pour $2A + 3B \rightarrow C$ · Pour l'équation 2A + 3B → C, valeurs reprises de l'exemple détaillé.

Le réactif limitant

Cette notion ne s'applique qu'à une transformation totale, c'est-à-dire une transformation qui s'arrête parce qu'un réactif a disparu.³ Dans ce cadre, la réaction ne peut plus continuer dès que le réactif limitant est épuisé, même s'il reste de grandes quantités des autres réactifs.

Identifier le réactif limitant n'est pas un exercice gratuit. C'est ce qui permet de prévoir la quantité maximale de produit qu'on peut espérer obtenir. En synthèse, cette valeur sert de référence pour juger de l'efficacité d'une préparation : le rendement théorique correspond à la quantité de produit obtenue lorsque le réactif limitant réagit complètement.⁵

L'avancement maximal

Pour aller plus loin (notion approfondie en première), on peut suivre une transformation avec une grandeur appelée avancement, notée $x$ et exprimée en mol. Elle mesure à quel point la réaction a progressé. Avec elle, on écrit les quantités de chaque espèce à un instant donné : un réactif de nombre stœchiométrique $\nu$ voit sa quantité diminuer de $\nu \times x$ ; un produit de nombre stœchiométrique $\nu$ voit sa quantité augmenter de $\nu \times x$ .

Par exemple, pour $2\,H_2 + O_2 \rightarrow 2\,H_2O$ avec $n_0(H_2)$ et $n_0(O_2)$ introduits :

$n(H_2) = n_0(H_2) - 2x \qquad n(O_2) = n_0(O_2) - x \qquad n(H_2O) = 2x$

Démonstration · Pourquoi le plus petit quotient ?

Supposons deux réactifs, 1 et 2, avec des quotients $q_1 = \dfrac{n_{0,1}}{\nu_1}$ et $q_2 = \dfrac{n_{0,2}}{\nu_2}$ tels que $q_1 < q_2$ .

Le réactif 1 est épuisé quand $n_{0,1} - \nu_1 x = 0$ , c'est-à-dire pour $x = q_1$ .
Le réactif 2 serait épuisé pour $x = q_2$ , valeur plus grande.
Quand $x$ atteint $q_1$ , la quantité du réactif 2 vaut $n_{0,2} - \nu_2 q_1 = \nu_2 (q_2 - q_1) > 0$ : il en reste.
La réaction s'arrête donc à $x = q_1$ et le réactif 1 est le réactif limitant. $\blacksquare$

Bilan pour $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$
État	H2	O2	H2O
Initial (x = 0)	0,50	0,40	0
En cours (x)	0,50 − 2x	0,40 − x	2x
Final (x = 0,25)	0	0,15	0,50

Bilan pour $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ · Avec 0,50 mol de H2 et 0,40 mol de O2, en mol.

Méthode complète pour un bilan de matière

ÉquationAjuster avec les bons nombres stœchiométriques
QuantitésExprimer chaque réactif en mol
QuotientsCalculer n0 divisé par le nombre stœchiométrique
BilanLe plus petit quotient donne xmax et le limitant

Trouver le réactif limitant

Cas particuliers et erreurs à éviter

Deux réactifs limitants. Il arrive que les quotients $\dfrac{n_0}{\nu}$ soient identiques. Les deux réactifs sont alors en proportions stœchiométriques : ils disparaissent en même temps et aucun n'est en excès.⁵ Dans une activité expérimentale, on peut aussi conclure que les deux réactifs sont limitants lorsque la transformation s'arrête sans qu'aucun ne subsiste.³

Plus de deux réactifs. La méthode ne change pas : tu calcules un quotient par réactif et tu gardes le plus petit.

Espèces spectatrices. Certaines espèces présentes dans le mélange (des ions, par exemple) ne participent pas à la réaction. On les appelle espèces spectatrices. Elles n'apparaissent pas dans l'équation et ne sont jamais candidates au rôle de réactif limitant.²

Exercices corrigés

Exercice 1 Synthèse de l'ammoniac

★☆☆Environ 8 min

On étudie la réaction d'équation $N_2 + 3\,H_2 \rightarrow 2\,NH_3$ . On introduit 2,0 mol de diazote et 3,0 mol de dihydrogène.

Calcule le quotient $n_0/\nu$ pour chaque réactif.
Détermine le réactif limitant et l'avancement maximal.
Calcule la quantité d'ammoniac formé.

Indice 1

Divise la quantité de dihydrogène par 3, pas par 1.

Indice 2

La quantité d'ammoniac vaut le nombre stœchiométrique multiplié par $x_{max}$ .

Voir la correction pas à pas

Pour $N_2$ : $\dfrac{2{,}0}{1} = 2{,}0$ mol.
Pour $H_2$ : $\dfrac{3{,}0}{3} = 1{,}0$ mol.
Le plus petit quotient est 1,0 mol : $x_{max} = 1{,}0$ mol et $H_2$ est le réactif limitant.
Quantité d'ammoniac : $n(NH_3) = 2 \times x_{max} = 2 \times 1{,}0 = 2{,}0$ mol.
Contrôle : il reste $n(N_2) = 2{,}0 - 1{,}0 = 1{,}0$ mol de diazote, valeur positive.

Le dihydrogène est limitant, $x_{max} = 1{,}0$ mol et il se forme 2,0 mol d'ammoniac. Le diazote, pourtant présent en plus grande quantité, est en excès.

Exercice 2 Combustion du méthane

★★☆Environ 10 min

Le méthane brûle selon l'équation $CH_4 + 2\,O_2 \rightarrow CO_2 + 2\,H_2O$ . Un brûleur reçoit 1,0 mol de méthane et 1,5 mol de dioxygène.

Quel est le réactif limitant ?
Quelle quantité de dioxyde de carbone se forme ?
Quelle quantité de méthane reste-t-il ?

Indice 1

Le nombre stœchiométrique du dioxygène est 2.

Indice 2

Le méthane restant vaut $n_0 - 1 \times x_{max}$ .

Voir la correction pas à pas

Pour $CH_4$ : $\dfrac{1{,}0}{1} = 1{,}0$ mol.
Pour $O_2$ : $\dfrac{1{,}5}{2} = 0{,}75$ mol.
Le plus petit quotient est 0,75 mol : $x_{max} = 0{,}75$ mol, le dioxygène est limitant.
Dioxyde de carbone : $n(CO_2) = 1 \times 0{,}75 = 0{,}75$ mol.
Méthane restant : $1{,}0 - 0{,}75 = 0{,}25$ mol.

Le dioxygène est le réactif limitant ; il se forme 0,75 mol de dioxyde de carbone et il reste 0,25 mol de méthane en excès.

Exercice 3 Zinc et acide : bilan complet

★★★Environ 12 min

Le zinc réagit avec les ions hydrogène selon $Zn + 2\,H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2$ . On introduit 0,20 mol de zinc et 0,30 mol d'ions $H^+$ .

Détermine $x_{max}$ et le réactif limitant.
Dresse l'état final pour chaque espèce.
Quelle quantité de zinc n'a pas réagi ?

Indice 1

Compare 0,20 et $0{,}30/2$ .

Indice 2

Zn restant = $n_0(Zn) - x_{max}$ .

Voir la correction pas à pas

Pour Zn : $\dfrac{0{,}20}{1} = 0{,}20$ mol.
Pour $H^+$ : $\dfrac{0{,}30}{2} = 0{,}15$ mol.
Le plus petit quotient est 0,15 mol : $x_{max} = 0{,}15$ mol, les ions $H^+$ sont limitants.
État final : $n(H^+) = 0{,}30 - 2 \times 0{,}15 = 0$ mol ; $n(Zn^{2+}) = 0{,}15$ mol ; $n(H_2) = 0{,}15$ mol.
Zinc restant : $0{,}20 - 0{,}15 = 0{,}05$ mol.

Les ions $H^+$ sont limitants, $x_{max} = 0{,}15$ mol, et il reste 0,05 mol de zinc non transformé.

Les questions qu'on se pose

Le réactif limitant est-il toujours celui dont il y a le moins de moles ?

Non. Cela n'est vrai que si tous les nombres stœchiométriques sont égaux. Dans le cas général, il faut comparer les quotients $n_0/\nu$ . Par exemple, avec 4,0 mol de A et 5,0 mol de B pour $2A + 3B \rightarrow C$ , c'est B le réactif limitant, bien qu'il y en ait davantage.⁵

À quoi sert de connaître le réactif limitant ?

Il détermine la quantité maximale de produit qu'on peut former. Il sert aussi de base au calcul du rendement : le rendement théorique est la quantité de produit obtenue quand le réactif limitant est entièrement consommé.⁵

Que faire si l'énoncé donne des masses et non des quantités de matière ?

Convertis d'abord chaque masse en quantité de matière avec la masse molaire, $n = m / M$ . Ensuite seulement, calcule les quotients $n_0/\nu$ . Comparer des grammes directement n'a pas de sens.

Pourquoi ne puis-je pas changer les nombres de l'équation pour simplifier mon calcul ?

Parce que ces nombres sont imposés par la conservation de chaque élément.⁶ Multiplier tous les nombres par une même valeur donne une équation équivalente, mais il faut alors adapter l'avancement : le réactif limitant reste le même.

Une espèce spectatrice peut-elle être limitante ?

Non. Une espèce spectatrice ne participe pas à la réaction et n'apparaît pas dans l'équation ; elle ne peut donc pas être consommée par la transformation.²

Sources

Programme visé : Physique-chimie, classe de seconde générale et technologique — Programme officiel · Ministère de l'Éducation nationale

Physique-chimie, classe de seconde générale et technologique — Programme officiel, Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 9 novembre 2026.
Ressources pour l'enseignement de la physique-chimie en seconde — Transformations de la matière, Éduscol. Consulté le 9 novembre 2026.
TP — La chimie ça gonfle : fil rouge d'activités sur les transformations chimiques et la stœchiométrie, Académie de Grenoble. Consulté le 9 novembre 2026.
L'évolution d'une réaction chimique : réactif limitant et bilan de matière, Académie de Guyane. Consulté le 9 novembre 2026.
Réactif limitant, Wikipédia. Consulté le 9 novembre 2026.
Stœchiométrie, Wikipédia. Consulté le 9 novembre 2026.

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