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Chapitre 8 : critère d'évolution d'un système chimique
Exercices corrigés Exercice 7 p 188 a) HCOOH(aq) + CH3COO- (aq) = HCOO- (aq) + CH3COOH(aq)
b) K = KA1 / KA2 = 104,8-3,8 = 10 c) Qri = [HCOO-]i.[CH3COOH]i /([HCOOH]i.[CH3COO-]i) d) Qri = n(HCOO-)i . n( CH3COOH)i / (n(HCOOH)i . n(CH3COO- )i Qri1 = 1,0 x 1,0 / (1,0 x 1,0) = 1,0 ; Qri1 < K donc la réaction
évolue dans le sens direct Qri2 = 1,0 x 1,0 / (0,1 x 1,0) = 10 ; Qri2 = K pas d'évolution, le
système est dans l'état d'équilibre. Qri3 = 0,5 x 0,5 / (0,1 x 0,1) = 25 ; Qri3 > K donc la réaction évolue
dans le sens inverse Qri4 = 0 x 0 / (1,0 x 1,0) = 0 ; Qri4 < K donc la réaction
évolue dans le sens direct
Exercice 8 p 189 ( semblable à l'ex 7)
a) Les espèces acido-basiques apportées en solution sont : 2 Na +(aq) +CO32-
(aq) ,
. Na +(aq) +HCO3-(aq) ,
. NH4+(aq) +Cl-(aq)
. NH3(aq) b) NH4+ (aq) + CO32- (aq) = NH3 (aq) + HCO3- (aq) c) K = KA1 / KA2 = 10 10,3-9,2 = 10 1,1 = 12,6 d) Qri = [NH3]i . [HCO3-]i / ([NH4+]i .[CO32-]i) = n(NH3)i . n( HCO3-)i
/ (n(NH4+)i .n(CO32-)i Qri1 = 0,7 x 0,9 / (0,5 x 0,1) = 12,6 ; Qri1 = K donc pas d'évolution,
le système est dans l'état d'équilibre. Qri2 = 10,0 x 0,5 / (0,2 x 0,2) = 125 ; Qri2 > K donc La réaction
évolue dans le sens inverse Qri3 = 0,5 x 0,5 / (0,5 x 0,5) = 1 ; Qri3 < K donc la réaction évolue
dans le sens direct
Exercice 10 p 189 On mélange des solutions de K+(aq) + I-(aq), Fe3+(aq) 3Cl-(aq) , I2(aq)
et Fe2+(aq) SO42-(aq) a) oxydation des ions I-(aq) par les ions Fe3+(aq) : 2 I-(aq) = I2(aq)
+ 2 e-
[Fe3+(aq) + e- = Fe2+(aq) ) ]x 2
2 I-(aq) + 2 Fe3+(aq) = I2(aq) + 2 Fe2+(aq)
K = 1,0.105 b) Qri = [pic][pic] = (c4 .V/VT )² x (c3.V/VT) / [(c1.V/VT)²x (c2.V/VT)²]
Qri = c4 ² . c3 . VT / (c1².c2².V) = 1,0² x 5,0.10-2 x 0,4 / (0,1² x
0,1² x 0,1) = 2000 c) Qri < K donc la réaction évolue dans le sens direct. d) Qri = [Fe2+]2i .[I2]i / ([I-]2i .[Fe3+]2i) = c4 ² . c3 . VT /
(c1².c2².V)
Qri = 1,0² x 5,0.10-2 x 0,4 / (0,01² x 0,01² x 0,1 ) = 2,0.107
Qri > K La réaction évolue dans le sens inverse.
Exercice 14 p 190 on mélange 100 mL de solution de sulfure d'hydrogène H2S à C = 0,10 mol.L-1
et 100 mL de solution de NH3 à C' = 0,20 mol.L-1 a) H2S(aq) + NH3(aq) = HS- (aq) + NH4+(aq) b) K = [HS- ]éq.[NH4+ ]éq/([NH3 ]éq.[H2S]éq = KA1/KA2 = 10 9,2-7,0 =
102,2 = 1,6.102 |Equation de la réaction|H2S(aq) + NH3(aq) = |
| |HS-(aq) + NH4+(aq) |
|Quantité de|Avancement | |
| |x | |
|matière | | |
|Etat |0 |C.V |C'.V |0 |0 |
|initial | | | | | |
|En cours de|x |C.V - x |C'V - x |x |x |
|transformat| | | | | |
|ion | | | | | |
|Etat final |xf = xeq |C.V - xéq |C'.V - xéq |xéq |xéq |
|= Etat | | | | | |
|d'équilibre| | | | | |
|Si transfo |xmax |C.V - xmax |C'.V - xmax|xmax |xmax |
|totale | | | | | |
Si H2S réactif .limitant : 1,0.10-2 - x1( 0 donc xmax ( 1,0.10-2 mol
Si NH3 réactif limitant : 2,0.10-2 - x2 ( 0 donc xmax ( 2,0.10-2 mol
? = [pic] = [pic]
[HS-]eq = [pic] = [pic] = [pic] = [NH4+]eq
[H2S]eq = [pic] = [pic] = [pic]
[NH3]eq = [pic]= [pic]= [pic] = [pic] = [pic]
avec C' = 2C K = [pic] = [pic] = [pic]
[pic] = 0
[pic] = 9K2 -4(K-1) + 2K = 26880 [pic]
[pic] = 164 [pic] deux possibilités : [pic] = 2,02 ou [pic] = 0,99
[pic] = 99 % donc la réaction peut être considérée comme totale
Exercice 17 p 190 m(Ag) = 2,7g ; m( Fe2(SO4)3) = 12g ; V = 50 mL = 0,050 L
a) Ag(s) = Ag+(aq) + e-
Fe3+(aq) + e- = Fe2+(aq)
Fe3+(aq) + Ag(s) = Fe2+(aq) + Ag+(aq) b) K = [ Fe2+ ]éq.[Ag+ ]éq / [Fe3+ ]éq K = 0,32 à 25°C. b) M(Fe2(SO4)3) = 400g.mol-1
n(Ag)i = m/M = 2,7/108 = 0,025mol ;
n(Fe3+)i = 2 n(Fe2(SO4)3) = 2m/M = 2x12/400 = 0,06 mol |Equation de la réaction|Fe3+(aq) + Ag(s) = |
| |Fe2+(aq) + Ag+(aq) |
|Quantité de|Avancement | |
| |x | |
|matière | | |
|Etat |0 |ni (Fe3+) |ni (Ag) |0 |0 |
|initial | | | | | |
|En cours de|x |ni (Fe3+)- |ni (Ag) - x|x |x |
|transformat| |x | | | |
|ion | | | | | |
|Etat final |xf |ni (Fe3+)- |ni (Ag) - |xf |xf |
| | |xf |xf | | |
|Si transfo |xmax |ni (Fe3+) -|ni (Ag) - |xmax |xmax |
|totale | |xmax |xmax | | | Si Ag réactif limitant : 2,5.10-2 - x1 ( 0 alors x1 ( 2,5.10-2 mol
Si Fe3+ réactif limitant : 6,0.10-2 - x2 ( 0 alors x2 ( 6,0.10-2 mol ? = [pic]
K = [pic] = [pic]
K = [pic] x2f +1,6.10-2 xf - 9,6.10-4 = 0
? = b² - 4 ac = 4,1.10-3
[pic] = 0,064
xf = [pic] e) [ Fe3+ ]f = (ni (Fe3+) - xf) /V =
= (0,06-0,024) / 0,050 = 0,72 mol.L-1 [Fe2+ ]f = xf /V
= 0,024 / 0,050 = 0,48 mol.L-1 ; [Ag+]f = xf /V
= 0,024 / 0,050 = 0,48 mol.L-1 m(Ag)restant = (ni (Ag) - xf).MAg = (0,025 - 0,024) x 108 = 0,11 g -----------------------
Donc xmax = 1,0.10-2 mol Donc xmax = 2,5.10-2 mol Valeur négative : impossible xf = 0,024 mol