Najah.
Mon plan de révision⚡ Défi flash

Chimie · Écoles d'ingénieurs — FST — MIP / MIPC / BCG

Équilibres chimiques en phase gazeuse

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Pour une réaction réversible en phase gazeuse : $aA(g) + bB(g) \rightleftharpoons cC(g) + dD(g)$

  • Quotient de réaction ($Q_r$) : $Q_r = \frac{P_C^c \cdot P_D^d}{P_A^a \cdot P_B^b}$ où $P_i$ est la pression partielle du gaz $i$ ($P_i = x_i \cdot P_{tot}$).
  • Constante d'équilibre ($K_p$) : À l'équilibre, $Q_r = K_p(T)$. Elle ne dépend que de la température.
  • Lien avec $K_c$ : $K_p = K_c \cdot (RT)^{\Delta n_g}$ avec $\Delta n_g = (c+d) - (a+b)$.
  • Critère d'évolution : Si $Q_r < K_p$ (sens direct), si $Q_r > K_p$ (sens inverse), si $Q_r = K_p$ (équilibre).

Méthodes à maîtriser

  1. Tableau d'avancement : Exprimer les pressions partielles en fonction de l'avancement $x$ et de la pression totale $P_{tot}$.
  2. Calcul de $P_i$ : Utiliser $P_i = \frac{n_i}{n_{total}} \cdot P_{tot}$.
  3. Application de Le Chatelier :
    • Augmentation de $P$ : le système évolue vers le sens qui diminue le nombre de moles gazeuses.
    • Augmentation de $T$ : favorise le sens endothermique ($\Delta_r H > 0$).

Exemples corrigés

Exemple : $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$. Si on augmente la pression, le système évolue vers le sens direct car il y a moins de moles de gaz à droite (2 moles contre 4).

Erreurs fréquentes

  • Oublier d'élever les pressions partielles à la puissance des coefficients stoechiométriques.
  • Confondre $K_p$ (pression) et $K_c$ (concentration).
  • Penser que le catalyseur modifie la valeur de $K_p$ (il n'accélère que la vitesse).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Équilibres chimiques en phase gazeuse

1/4

Pour la réaction $A(g) + B(g) \rightleftharpoons 2C(g)$, la valeur de $K_p$ est :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que la constante d'équilibre Kp change si on ajoute un gaz inerte à volume constant ?

Non, la constante $K_p$ ne dépend que de la température. Si on ajoute un gaz inerte à volume constant, la pression totale augmente, mais les pressions partielles des réactifs et produits restent inchangées. Donc, le quotient de réaction $Q_r$ ne change pas et l'équilibre n'est pas déplacé.

💡 À retenir : L'ajout d'un gaz inerte à volume constant n'a aucun effet sur l'équilibre chimique.

Kifach n7seb Kp ila kan 3andi ghir Kc ?
  1. 7seb الفرق فعدد المولات الغازية $\Delta n_g = \sum n_{produits} - \sum n_{reactifs}$.
  2. St3mel l3ala9a $K_p = K_c \cdot (RT)^{\Delta n_g}$.
  3. Roud lbal lwa7dat : $R = 8,314 , J \cdot K^{-1} \cdot mol^{-1}$ et $T$ b Kelvin.

💡 À retenir : $K_p = K_c(RT)^{\Delta n_g}$ est la formule magique pour passer de la concentration à la pression.

Pourquoi le sens de l'équilibre change-t-il avec la température ?

La constante d'équilibre $K_p$ est liée à l'enthalpie libre standard par $\Delta_r G^\circ = -RT \ln K_p$. Comme $\Delta_r G^\circ = \Delta_r H^\circ - T\Delta_r S^\circ$, une variation de $T$ modifie directement la valeur de $K_p$ selon la loi de Van 't Hoff.

💡 À retenir : La température est le seul paramètre capable de modifier la valeur numérique de la constante d'équilibre.

Wach momkin Qr ykoun kber men Kp ?

Oui, bien sûr. Si $Q_r > K_p$, ça veut dire que le système a "trop" de produits par rapport à l'état d'équilibre. Le système va donc évoluer dans le sens inverse (vers la gauche) pour consommer les produits et reformer les réactifs jusqu'à ce que $Q_r$ redevienne égal à $K_p$.

💡 À retenir : Le système cherche toujours à minimiser l'écart entre $Q_r$ et $K_p$.

Comment calculer la pression partielle d'un gaz dans un mélange ?

La pression partielle $P_i$ d'un gaz $i$ est égale à sa fraction molaire $x_i$ multipliée par la pression totale $P_{tot}$ : $P_i = \frac{n_i}{n_{total}} \cdot P_{tot}$.

💡 À retenir : La somme des pressions partielles est toujours égale à la pression totale du système (Loi de Dalton).

Kifach n3ref wach tfa3ol endothermique wla exothermique mn l'equation ?

Ghir mn l'équation bo7dha matayban walou. Khassk tchoof l'enthalpie de réaction $\Delta_r H^\circ$. Ila kan $\Delta_r H^\circ > 0$ tfa3ol endothermique (kaymtaṣṣ l7rara), w ila kan $\Delta_r H^\circ < 0$ exothermique (kay3ti l7rara).

💡 À retenir : Le signe de $\Delta_r H^\circ$ est la seule donnée fiable pour déterminer le caractère thermique.

Est-ce que le catalyseur modifie la position de l'équilibre ?

Non, le catalyseur diminue l'énergie d'activation et augmente la vitesse de la réaction dans les deux sens (direct et inverse), mais il ne change pas la valeur de $K_p$ ni la composition finale du mélange à l'équilibre.

💡 À retenir : Le catalyseur permet d'atteindre l'équilibre plus vite, sans le modifier.

Est-ce que Kp a des unités ?

Théoriquement, $K_p$ est définie à partir des activités chimiques qui sont sans dimension. Cependant, dans les exercices de BAC, on utilise souvent les pressions en bar. Si $\Delta n_g \neq 0$, la valeur de $K_p$ dépendra des unités de pression choisies (bar, atm, Pa).

💡 À retenir : Par convention, on exprime souvent $K_p$ sans unité en supposant que les pressions sont divisées par $P^\circ = 1$ bar.

Wach l'equilibre kaytbeddel ila zedna f volume ?

Ila zedti f volume, l'pression katan9as. 7ssab 9anon Le Chatelier, l'nizam ghadi y7awel yzid f l'pression, ya3ni ghadi ytmacha f l'jiha li fiha 3dad kber dyal l'molat dyal l'gaz.

💡 À retenir : Augmenter le volume favorise le sens qui produit le plus de moles gazeuses.

Quelle est la différence entre Qr et Kp ?

$Q_r$ est le quotient de réaction à n'importe quel instant $t$. $K_p$ est une valeur fixe qui définit l'état d'équilibre à une température donnée. On compare $Q_r$ à $K_p$ pour savoir dans quel sens la réaction va évoluer.

💡 À retenir : $Q_r$ est une variable, $K_p$ est une constante.

Est-ce qu'on inclut les solides dans l'expression de Kp ?

Non, les solides et les liquides purs ont une activité égale à 1. Ils n'apparaissent donc pas dans l'expression de $K_p$. Seuls les gaz (et éventuellement les solutés en solution) sont pris en compte.

💡 À retenir : $a_{solide} = 1$, donc on ne les écrit jamais dans $Q_r$ ou $K_p$.

Kifach n7seb l'avancement final x{eq} ?
  1. Dir tableau d'avancement.
  2. 3ber 3la $P_i$ b $x_{eq}$ et $P_{tot}$.
  3. 3wed f l'expression dyal $K_p$.
  4. 7el l'équation li ghadi tkhrej lik.

💡 À retenir : La résolution de l'équation dépend souvent de la simplification des termes si $x_{eq}$ est très petit.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On étudie la réaction en phase gazeuse : $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$. À $T = 1000 K$, la constante $K_p = 3,5$. On introduit 1 mol de $SO_2$ et 1 mol de $O_2$ dans un réacteur de volume $V$ sous une pression totale $P = 1$ bar.

  1. Exprimer $Q_r$ en fonction de l'avancement $x$.
  2. Calculer la composition du mélange à l'équilibre.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Soit l'équilibre : $N_2O_4(g) \rightleftharpoons 2NO_2(g)$. À 25°C, $K_p = 0,14$ bar. On place $N_2O_4$ pur dans un récipient à $P = 1$ bar. Calculer le degré de dissociation $\alpha$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Comment évolue l'équilibre $CO(g) + 2H_2(g) \rightleftharpoons CH_3OH(g)$ ($\Delta_r H < 0$) si : a) On augmente la pression ? b) On augmente la température ? c) On ajoute un catalyseur ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Chimie pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Chimie