critère d'évolution En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.
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	Qr i = K Le système chimique est à l'équilibre. Il n'évolue plus.   Qr i < K le système va évoluer dans le sens direct, c'est-à-dire de la gauche vers la droite   Qr i > K Le système va évoluer dans le sens inverse, c'est-à-dire de la droite vers la gauche Ce critère d’évolution permet de prévoir le sens d’évolution spontanée du système connaissant sa composition initiale. Ce critère ne tient pas compte de l’aspect cinétique de la réaction	On plonge une lame de cobalt dans une solution d'éthanoate de plomb Pb(CH3COO)2. La lame se recouvre de plomb métal, et la solution prend une couleur rose caractéristique des ions Co2+. Ecrire l'équation de la réaction modélisant la transformation observée. Donner l'expression de la constante d'équilibre associée. Sa valeur à 25°C est K=105. Dans un bécher on verse 100 mL d'éthanoate de plomb de concentration 0,2 mol/L et 100 mL d'éthanoate de cobalt de concentration 0,2 mol/L. On y ajoute sans modification importante de volume 2,07 g de limaille de plomb et 6 g de cobalt en poudre. - Déterminer le quotient de réaction dans l'état initial du système. - En déduire le sens d'évolution. - Déterminer la composition du système dans l'état final. masse atomique molaire en g/mol : Co =59 et Pb = 207. corrigé Pb2+ + Co= Co2+ +Pb Qr,éq =K = [Co2+]éq / [Pb2+ ]éq les solides ne figurent pas dans ce quotient de réaction Qté de matière initiale : Pb2+ : volume (L) * concentration (mol/L) = 0,1*0,2 = 0,02 mol = 20 mmol. Co2+ : volume (L) * concentration (mol/L) = 0,1*0,2 = 0,02 mol = 20 mmol. Pb : masse (g) / masse molaire (g/mol) =2,07/207 = 0,01 mol = 10 mmol Co :masse (g) / masse molaire (g/mol) =6 / 59 = 0,1 mol = 100 mmol Qr,i = [Co2+]i / [Pb2+ ]i = 20 / 20 = 1 Qr,i est inférieure à K, donc évolution dans le sens direct, de gauche à droite. tableau d'évolution : Pb2+ + Co = Co2+ +Pb initial 20 mmol 100 20 10 en cours 20 -x 100-x 20+ x 10+x équilibre 20 -xf 100 -xf 20+xf 10+xf à l'équilibre le quotient de réaction est égal à K Qr, éq = K= [Co2+]éq / [Pb2+ ]éq= 105. xf sera noté X: 105 = (20+X) /(20-X) 105 (20-X) = 20+X 2 106 -105X=20 +X X =(2 106 -20 ) / (1+105)= 19,9996 mmol. d'où la composition final à l'équilibre : Pb2+ : 20-19,9996 = 4 10-4 mmol ; Co: 100-19,9996 = 80 mmol ; Co2+ : 20+19,9996 = 40 mmol ; Pb : 10 +19,9996= 30 mmol l'un des réactifs a pratiquement entierement disparu. vérification : Qr,éq = 40 / 4 10-4 = 105.
	L'acide éthanoïque réagit avec l'éthanol pour donner un composé inconnu X et de l'eau. Nommer cette réaction et la réaction inverse. Ecrire l'équation bilan et nommer le composé X. On mélange 120 g d'acide éthanoïque, 92 g d'éthanol et 54 g d'eau. - A l'aide d'un tableau d'avancement , déterminer la valeur de la constante d'équilibre de cette réaction - Dans quel sens la réaction du mélange se déplace-t-elle ? Justifier. - Déterminer la composition du mélange à l'équilibre. Vers quel état d'équilibre évoluerait un mélange de 1 mole de X, 1 mole d'acide, 1 mol d'alcool et 1 mole d'eau. Justifier l'évolution du système. C=12 ; H=1 ; O=16 g/mol. 0,67/2 = 0,33 et 0,75/2 = 0,38   corrigé acide éthanoïque + éthanol = éthanoate d'éthyle + eau estérification ; la réaction inverse est l'hydrolyse de l'ester CH3-COOH + CH3-CH2-OH = CH3-COO-CH2-CH3 + H2O Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) acide éthanoïque : 120 / 60 = 2 mol alcool éthylique : 92 / 46 = 2 mol eau : 54/18 = 3 mol CH3-COOH + CH3-CH2-OH = CH3-COO-CH2-CH3 + H2O initial 2 mol 2 0 3 en cours 2-x 2-x x 3+x équilibre 2-xéq 2-xéq xéq 3+xéq si on part d'un mélange équimolaire en alcool primaire et en acide, à l'équilibre on obtient 66,6% d'ester K= 0,666 *0,666 /(1-0,666)² = 4 or dans le mélange précédent Qr,i = [CH3-COO-CH2-CH3][ H2O] /([CH3-CH2-OH][CH3-COOH])=0 ; il n'y a pas d'ester au départ Qr,i < K donc évolution spontanée vers la droite, sens direct. Qr,éq= K = 4 = xéq(3+xéq) /(2-xéq)² 4(2-xéq)² = xéq(3+xéq) 4x²éq +16 - 16xéq = 3 xéq + x²éq. 3x²éq - 19xéq +16 =0 solutions : 5,33 et 1 xéq ne peut être supérieur à 2 mol donc xéq = 1 mol. à l'équilibre : 1 mol d'acide, 1 mol d'alcool, 1 mol d'ester et 4 mol d'eau. à partir du mélange : 1 mol d'acide, 1 mol d'alcool, 1 mol d'ester et 1 mol d'eau Qr,i =1 ; Qr,i < K donc évolution spontanée vers la droite, sens direct.
	On prépare V1= 10 mL d'une solution aqueuse S1 d'acide éthanoïque de concentration C1 = 0,2 mol/L. On ajoute rapidement à cette solution V2 = 15 mL d'une solution aqueuse S2 d'hydrogénocarbonate de sodium ( Na+ + HCO3-) de concentration c2 = 0,1 mol/L. On suppose que les réactions de l'acide éthanoïque et de l'ion hydrogénocarbonate avec l'eau est négligeable. l'acide éthanoïque appartient au couple CH3COOH / CH3COO- de pka1 = 4,8 ; l'ion hydrogénocarbonate est la base conjuguée du couple acide base H2O, CO2 dissous / HCO3- de pKa2 = 6,4 Ecrire l'équation de la réaction acido-basique susceptible de se produire lors du mélange des solutions S1 et S2 et calculer la constante d'équilibre associée K. Exprimer puis calculer le quotient de réaction initial Qr i. En déduire le sens d'évolution spontané du système chimique. Dresser le tableau d'avancement du système chimique et calculer la valeur de l'avancement à l'équilibre xéq. - Calculer le taux d'avancement final. La réaction est-elle totale ? - Calculer les concentrations des espèces chimiques présentes en solution à l'état final. La solubilité du dioxyde de carbone dans les conditions de l'expérience est 0,04 mol/L. Qu'observe-t-on ? Le système chimique évolue-t-il ? Justifier. corrigé CH3COOH + HCO3- = CH3COO- + H2O+ CO2 K= [CH3COO- ]éq[ CO2 dissous]éq / ( [CH3COOH ]éq[HCO3-]éq ) avec Ka1 = [CH3COO- ]éq[H3O+] / [CH3COOH ]éq et Ka2 = [HCO3- ]éq[H3O+] / [ CO2 dissous]éq K= Ka1 /Ka2 = 10-4,8 / 10-6,2 = 101,4= 25,1. quotient de réaction initial Qr i= [CH3COO- ]i[ CO2 dissous]i / ( [CH3COOH ]i[HCO3-]i ) =0 Qr i < K donc évolution spontanée dans le sens directe ( gauche à droite). avancement CH3COOH + HCO3- = CH3COO- + CO2 + H2O initial 0 0,2*0,01 = 2 10-3 mol 0,1*0,015 =1,5 10-3 mol 0 0 solvant en cours x 2 10-3 -x 1,5 10-3 -x x x fin xéq 2 10-3 -xéq 1,5 10-3 -xéq xéq xéq xmax = 1,5 10-3 mol 2 10-3 -xmax 1,5 10-3 -xmax fin 1,38 10-3 mol. 0,62 10-3 mol. 0,12 10-3 mol. 1,38 10-3 mol. 1,38 10-3 mol K= 25,1 = x2éq / ((2 10-3 -xéq)(1,5 10-3 -xéq)) 25,1(2 10-3 -xéq)(1,5 10-3 -xéq) = x2éq . 24,1 x2éq - 8,785 10-2 xéq+ 7,53 10-5 = 0 D= (8,785 10-2)²-4*24,1*7,53 10-5 =4,58 10-4 ; racine carrée ( )= 0,0214. xéq = ( 0,0878 -0,0214) / (2*24,1) = 1,38 10-3 mol. taux d'avancement final t = xéq / xmax = 1,38 /1,5 = 0,92 réaction partielle. [Na+]fin = 0,1 *15 / (10+15) = 0,06 mol/L [CH3COO- ]éq = [ CO2 dissous]éq = 1,38 10-3 / 25 10-3 = 0,0552 mol/L [CH3COOH ]éq= 0,62 10-3 / 25 10-3 = 0,0248 mol/L [HCO3-]éq =0,12 10-3 / 25 10-3 = 0,0048 mol/L [ CO2 dissous]éq supérieure à la solubilité du dioxyde de carbone ; donc une partie du gaz se dégage une partie du CO2 se dégage : tout ce passe comme si l'un des produits était partiellement éliminé et l'équilibre est donc déplacé vers la droite, dans le sens direct.
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