deplacement des equilibres chimiques

DEPLACEMENT DES EQUILIBRES CHIMIQUES-EXERCICES
1. Déplacement d’équilibre chimique
Déterminer l’influence de l’ajout, à pression et température constantes, de dihydrogène, de diazote ou
d’ammoniac sur l’équilibre de synthèse de l’ammoniac :
N2 + 3H2  2 NH3
2. Variance d’un système :
On considère l’équilibre
CH4(g) + O2(g)  CO2(g) + 2H2(g)
Déterminer la variance si :
a) les constituants sont en proportions quelconques ;
b) on part des réactifs seuls et en proportions quelconques ;
c) on part des réactifs seuls et en proportions stœchiométriques.
3. Equilibre de dimérisation du perchlorure de fer FeCl 3 ( Centrale TSI 2010 ) :
On étudie, en phase gazeuse, l’équilibre de dimérisation de FeCl 3 de constante K°1(T) à température donnée
T.
2FeCl3(g) = Fe2Cl6(g)
La réaction se produit sous une pression constante Ptot = 2 bar. A la température T1 = 650 K, la constante
d’équilibre vaut K°1(T1) = 175,5 et à la température T2 = 750 K, elle vaut K°1(T2) = 20,8.
Initialement le système, maintenu à T 2, contient n1 moles de FeCl3 et n1 mol de FeCl6. Soit ntotale la quantité
de matière totale dans le système.
a) Donner l’expression littérale de la constante d’équilibre en fonction des pressions partielles à l’équilibre
et de P°.
b) Exprimer le quotient de réaction Q en fonction de la quantité de matière de chacun des constituants, de
Ptot, de P° et de ntotale. Déterminer la valeur Qi de Q à l’instant initial.
c) Initialement, le système est-il à l’équilibre thermodynamique ? Justifier. Si ce n’est pas le cas, donner le
sens d’évolution du système.
d) Calculer la valeur de l’enthalpie standard de la réaction rH° en la supposant indépendante de la
température. La réaction est-elle exothermique ou endothermique ?
e) Calculer la valeur de l’entropie standard de la réaction rS° en la supposant indépendante de la
température. Le signe était-il prévisible ? Pourquoi ?
f) A partir d’un état d’équilibre du système, quel est l’effet d’une augmentation de température à pression
constante ?
g) On considère maintenant une enceinte indéformable, thermostatée à 750 K, initialement vide. On y
introduit une quantité n de chlorure de fer III gazeux et on laisse le système évoluer de telle sorte que la
pression soit maintenue constante et égale à P = 2 bar. Calculer à l’équilibre le taux de dimérisation.
4. Variance d’un système à deux équilibres :
Calculer la variance d’un système siège des deux équilibres
CaSO4(s) + SiO2(s)  CaSiO3(s) + SO3(g)
2SO3(g)  2SO2(g) + O2(g)
Que devient cette variance si l’on effectue la décomposition en partant uniquement de CaSO 4 et SiO2 ?