[ CO ] RT x [ H2O ] RT

CHIMIE DES SOLUTIONS
E-1
Chapitre 3
Solution-3-1
[ produits ]p
[ réactifs ]r
D'après la loi d'action de masse Kc
=
alors
Kc
=
[ O3 ]2
[ O2 ]3
et
Kp
=
[ PO3 ]2
[ PO2 ]3
et puisque
Kc
P
=
[ ] R T,
[ ]
=
P
RT
[ O3 ]2 =
[ O2 ]3
=
Kc
=
( PO3 / R T )2 =
( PO2 / R T )3
( PO3 )2 R-2 T-2
( PO2 )3 R-3 T-3
Kp R T
E-2 Il faut se rappeler que la concentration d'un solide n'entre pas dans l'expression
mathématique de la constante d'équilibre. L'expression générale de la constante
d'équilibre est :
Kc
=
[ produits ]p
[ réactifs ]r
a)
Kp
=
PCO x PCl2
PCOCl2
b)
Kc
=
[ CH3COOC2H5 ] [ H2O ]
[ C2H5OH ] [ CH3COOH ]
c)
Kp
=
PCO x PH2O
PCO2 x PH2
d)
Kp
=
( PH2 )½ x ( PI2 )½
PHI
e)
Kc
=
[ I2 ]
f)
Kp
=
PCO2
g)
Kp
=
( PNOCl )2
( PNO )2 x PCl2
h)
Kp
=
PNH3 x PH2S
Kp
=
( PProduits )p
( PRéactifs )r
CHIMIE DES SOLUTIONS
E-3
E-4
Chapitre 3
Solution-3-2
Kc
=
[ NO2 ]2
[ N2O4 ]
Kp
=
( PNO )2
PN2O4
Kp
=
9.21 x 8.315 x ( 25 + 273.2 )
Kp
=
( PSO3 )2
( PSO2 )2 ( PO2 )
=
Kc / R T
Kp
=
2.79 / 8.315 x 1000
Kp
=
2.79 x 8.315 x 1000
=
( [ NO2 ] R T )2
[ N2O4 ] R T
=
=
=
Kc R T
2.28 x 104
( [ SO3 ] R T )2
( [ SO2 ] R T )2 ( [ O2 ] R T )
=
3.36 x 10—4
E-5 Il faut écrire l'expression mathématique permettant de calculer Kc et y introduire
les valeurs des concentrations а l'équilibre :
Kc
E-6
=
Sachant
[ N2 ] [ H3 ]3
[ NH3 ]2
Kp
=
2.75 x 10—6 =
E-7
=
4.00 M x ( 2.00 M )3
( 5.35 M )2
= 1.12 ( M2 )
( PNH3 )2
PN2 x ( PH2 )3
( 1415 KPa )2
d'où
1000 KPa x ( PH2 )3
PH2 = 900 KPa
Il faut déterminer la relation entre Kc et Kp pour ensuite pouvoir calculer la valeur
de Kc à partir de Kp :
Kc
=
Kp
= PCO2 x PH2
PCO x PH2O
Kp
=
= [ CO2 ] R T x [ H2 ] R T
=
[ CO ] R T x [ H2O ] R T
50.0 KPa x 70.7 KPa
17.7 KPa x 40.4 KPa
=
Kc
4.94
E-8 Il faut écrire l'expression mathématique permettant de calculer Kp et, par
stoechiométrie, déterminer les quantités de Hg (g) et O2 (g) à l'équilibre puis, calculer la
valeur de Kp :
Kp
=
PHg x ( PO2 )½
CHIMIE DES SOLUTIONS
Chapitre 3
Solution-3-3
Or, on dit que 50% des 1.24 g de HgO de décompose
Calculer le nombre de moles de HgO qui réagit et le nombre de moles de porduits
formés
Ini
Réagi
équilibre
HgO(s)
1.24 g / 216.59 g/mol
(5.73 x 10-3 mol )
-2.87 x 10-3 mol
2.86 x 10-3 mol
2.86 x 10-3 mol / L
<--->
Hg ( g )
xxx
+
+2.87 x 10-3 mol
+2.87 x 10-3 mol
+2.87 x 10-3 mol / L
2 O2 (g)
xxx
1.43 x 10-3 mol
1.43 x 10-3 mol
1.43 x 10-3 mol / L
Puisque le volume est de 1.00 litre, la concentration а l'équilibre de chacun est
égale à mole / volume, soit 2.87 x 10-3 mol/L pour Hg et 1.43 x 10-3 mol/L pour O2 .
Calculer la pression de chaque gaz à l’aide de la loi des gaz :
PV = n R T
PHg
PO2
Kp
P =
n R T
V
=
2.86 x 10-3 mol x
1.00 L
=
16.0 KPa
=
1.43 x 10-3 mol x
1.00 L
=
8.00 KPa
=
PHg x ( PO2 )½
=
16.0 KPa x ( 8.00 KPa )½
=
45.3
E-10 D'après la loi d'action de masse Kc
8.315 L Kpa x
( 400 + 273.2 ) K
8.315 L Kpa x
( 400 + 273.2 ) K
=
[ produits ] p
[ réactifs ] r
alors
Kc
=
1
[ CO2 ] [ NH3 ]2
et
Kp
=
1
( PCO2 ) ( PNH3 )2
CHIMIE DES SOLUTIONS
et puisque P =
Kp
=
Chapitre 3
[ ]RT
1
( PCO2 ) ( PNH3 )2
Kp
Solution-3-4
=
=
1
( [CO2 ] [ NH3 ] ) R3 T3
Kc
=
1
( [ CO2 ] R T ) ( [ NH3 ] R T )2
=
Kc
R3 T3
Kp R3 T3
E-11 Il faut, par stoechiométrie, déterminer les concentrations а l'équilibre, puis
calculer la valeur de Kc :
Kc
=
[ PCl3 ] x [ Cl2 ]
[ PCl5 ]
[ PCl5 ]
3.00 moles / 2.00 L
PCl5
1.50 M
( 30% ) - 0.45 M
1.05 M
Ini
Réagi
équilibre
Kc
=
=
<--->
=
1.50 M
PCl3
xxx
+ 0.45 M
0.45 M
( 0.45 M ) x ( 0.45 M )
1.05 M
=
+
Cl2
xxx
+ 0.45 M
0.45 M
0.19
E-12 Il faut déterminer la pression de chaque gaz pour calculer la valeur de Kp .
Kp
=
( PHg )2 x PO2
Par stoechiométrie, il y a 2 fois plus de molécules de Hg que de O2 , donc la
pression partielle du Hg est deux fois plus grande que la pression partielle de O 2 .
de plus
et
Kp
PHg
=
2 PO2
Ptot
=
PHg
108 KPa
=
2 PO2
PO2
=
36 KPa
PHg
=
2 x 36 KPa
=
( 72 KPa )2 x 36 KPa
+
PO2
+
=
PO2
72 KPa
=
1.87 x 105
CHIMIE DES SOLUTIONS
E-14 a)
b)
Chapitre 3
2 NO2(g)
Solution-3-5
<===> N2O4(g)
Pour déterminer Kc il faut déterminer par stoechiométrie ( et en M ) les
concentrations à l'équilibre de chaque gaz, puis écrire l'expression
mathématique permettant de calculer Kc :
moles initilales de NO2
=
=
=
[ NO2 ]
=
masse NO2
M molaire NO2
0.617 g / 46.0055 g/mol
0.0134 mol
moles NO2
V
=
0.0134 mole / 0.500 L
=
0.0268 M
2 NO2
0.0268 M
- 0.0268 x 70%
-0.0188 M
0.0080 M
Ini
Réagi
équilibre
Kc
c)
=
[ N2O4 ]
[ NO2 ]2
<--->
=
N2O4
xxx
+ ½ x ( 0.0188 M )
+0.0094 M
0.0094 M
( 0.0094 mol )
( 0.0080 mol )2
=
147 ( devrait
avoir 2 cs )
Pour déterminer Kp il faut déterminer la pression de chaque gaz et écrire
l'expression mathématique permettant de calculer Kp :
PN2O4 =
=
( nN2O4 / VN2O4 ) x R x T ( par P V = n R T )
( 0.0094 mol / L ) x 8.315 KPa L x 300 K
mol K
=
23 KPa
=
20 KPa
PNO2 = ( nNO2 / VNO2 ) x R x T
=
Kp
=
( 0.0080 mol / L ) x 8.315 KPa L x 300 K
mol K
PN2O4
=
23 KPa
=
0.0575 ( devrait
CHIMIE DES SOLUTIONS
Chapitre 3
( PNO2 )2
Solution-3-6
( 20 KPa )2
avoir 2 cs )
E-15 Il faut construire un tableau-bilan permettant de déterminer les quantités d'iode et
d'hydrogène qui vont réagir en se servant de l'expression et de la valeur de Kc
[ H2 ] initiale =
[ I2 ] initiale =
Ini
Réagi
équilibre
1.00 mol / 5.00 L
1.00 mol / 5.00 L
H2
0.200 M
72 % x 0.200 M
— 0.144 M
0.056 M
=
=
0.200 M
0.200 M
+
I2
0.200 M
<-->
—0.144 M
0.056 M
a)
[ I2 ]équi
=
0.056 mol/L
b)
[ H I ]équi
=
0.288 mol/L
c)
Kc
=
[ HI ]2
[ H2 ][ I2 ]
=
( 0.288 M )2 / ( 0.056 M ) x ( 0.056 M )
=
26.4
2 HI
xxx
2 x 0.144 M
0.288 M
0.288 M
E-21 Une diminution du volume fait augmenter la pression, une augmentation du
volume fait diminuer la pression. Puisque а l'équilibre il y a 2 molécules du côté des
réactifs et 2 molécules du côté des produits, le système ne peut s'opposer а une
variation de la pression, donc aucun effet.
E-22 La pression de chaque gaz demeure inchangée, car la pression d'un gaz ne
dépend que du nombre de moles de ce gaz, du volume et de la température, or aucune
de ces trois caractéristiques n'est modifiée pour chaque gaz.
La pression totale du mélange augmente car il y a plus de molécules de gaz
dans le même volume. ( Ptot  molestot )
Puisque Kp = ( PPCl3 PCl2 ) / PPCl5 et que la pression de chaque gaz ne change
pas, alors la valeur de Kp est inchangée.
E-23 Il faut calculer les concentrations de chacun des gaz pour calculer la valeur de Kc
[ SO3 ]
[ SO2 ]
[ O2 ]
=
=
=
14.0 moles / 5.00 L
9.00 moles / 5.00 L
2.00 moles / 5.00 L
=
=
=
2.80 M
1.80 M
0.400 M
CHIMIE DES SOLUTIONS
a)
Kc
Chapitre 3
=
[ SO2 ]2 [ O2 ]
[ SO3 ]2
=
( 1.80 M )2 ( 0.400 M )
( 2.80 M )2
Solution-3-7
=
0.165
b)
Si Kc double, c’est qu’il y a plus de produits ( SO2 et O2 ) et moins de réactifs
( SO3 ) donc il y a dissociation de SO3.
c)
exothermique = libère de l'énergie. Quand on augmente la température, ( on
donne de l'énergie ) le système veut absorber cette énergie en se déplaçant vers
la droite, vers les produits car Kc augmente. Le système est donc endothermique
de gauche à droite et forcément exothermique de droite à gauche.
E-28 a)
Kp
b)
moitié :
Si on double le volume, toutes les pressions partielles seront diminuées de
PSO2 =
PCl2 =
PSO2Cl2
=
PSO2 x PCl2
PSO2Cl2
80.8 KPa / 2
=
151 KPa / 2
=
=
50.5 KPa / 2
=
80.8 KPa x 151 KPa
50.5 KPa
=
242
40.4 KPa
75.5 KPa
=
25.2 KPa
c) Si on diminue la pression, le système va s'y opposer en augmentant le nombre
de molécules, donc se déplacera vers la droite où il y a 2 molécules de produits
contre 1 molécule de réactif.
E-30 SO2
+
½ O2
<===> SO3
+
Q ( joules )
a) Oui
b) La pression totale augmente quand la température augmente.
c) La pression du SO3 augmente car ce gaz est soumis а la loi des gaz
P = n R T / V même si la réaction inverse est favorisée.
d) La pression du SO2 augmente car ce gaz est soumis а la loi des gaz
P = n R T / V et la réaction inverse est favorisée.
e) Oui,
f) La pression augmente quand on élàve la température.
g) La pression de H2 augmente car ce gaz est soumis а la loi des gaz
P = n R T / V et la réaction inverse est favorisée.
CHIMIE DES SOLUTIONS
Chapitre 3
Solution-3-8
h) La pression de HI augmente car ce gaz est soumis а la loi des gaz
P = n R T / V et la réaction inverse est favorisée.
i) Oui,
j) Elle augmente car la température augmente ( P = n R T / V )
K) Elle augmente car ce gaz est soumis а la loi des gaz ( P = n R T / V ) et la
réaction inverse est favorisée.
E-31 Tout système а l'équilibre s'oppose aux modifications qui lui sont imposées.
E-32 a) Puisque H est négatif, la réaction est exothermique et le terme énergétique
va du côté des produits :
CO(g)
b) Kc =
+
[ produits ] p
[ réactifs ] r
2 H2 (g)
=
<==> CH3OH (g)
+
180 KJ
[ CH3OH ]
[ CO ] [ H2 ]2
c) Le système s'opposera а cette augmentation de concentration en H 2 en
consommant le H2 ajouté, donc favorisera la réaction directe ( qui consomme H2 ). La
valeur de Kc demeure incahngée car seul une variation de température peur faire
varier la valeur de Kc.
d) Une diminution du volume fait augmenter la pression. Le système s'opposera
а cette augmentation de pression en favorisant la réaction qui produit le moins de
molécules pour diminuer la pression ( réaction directe : 3 molécules <==> 1 molécule
). La valeur de Kc demeure incahngée car seul une variation de température peur faire
varier la valeur de Kc.
e) Une élévation de la température détruit l'équilibre initial. Le système
s'opposera à cet ajout d'énergie en consommant l'énergie ajouté, donc favorisera la
réaction endothermique ( réaction inverse ). La valeur de Kc diminuera car les
concentrations en CO et en H2 augmentent et la concentration en CH3OH diminue
( réaction inverse favorisée).
f) On peut augmenter la concentration des réactifs, retirer le méthanol à mesure
qu'il est produit, diminuer la température ou augmenter la pression.