Chimie · Médecine, pharmacie & dentaire — 1ère année Médecine dentaire

Équilibres chimiques

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

Un système chimique est en équilibre lorsque les concentrations des réactifs et des produits ne varient plus au cours du temps.
Le quotient de réaction $Q_r$ pour une équation $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ est : $Q_r = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$ .
À l'équilibre, $Q_{r,eq} = K(T)$ , où $K$ est la constante d'équilibre qui ne dépend que de la température.
Le taux d'avancement final $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$ permet de mesurer l'avancement de la réaction.

Méthodes à maîtriser

Écrire correctement l'expression de $Q_r$ : ne pas oublier les coefficients stoechiométriques en exposant.
Déterminer le sens d'évolution spontanée : comparer $Q_{r,i}$ à $K$ . Si $Q_{r,i} < K$ , le système évolue dans le sens direct.
Calculer $x_{eq}$ à partir de la constante $K$ en utilisant le tableau d'avancement.

Exemples corrigés

Soit $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$ . $Q_r = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \cdot [H_2]^3}$ .
Si $K = 10^{-3}$ et $Q_{r,i} = 10^{-5}$ , alors $Q_{r,i} < K$ , la réaction évolue vers la formation de $NH_3$ .

Erreurs fréquentes

Oublier que les solides et les solvants purs ont une activité égale à 1 dans $Q_r$ .
Confondre $Q_r$ (à un instant $t$ ) et $K$ (à l'équilibre).
Oublier de convertir les volumes en Litres pour calculer les concentrations molaires.

L'essentiel du cours

Un système chimique est en équilibre lorsque les concentrations des réactifs et des produits ne varient plus au cours du temps.
Le quotient de réaction $Q_r$ pour une équation $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ est : $Q_r = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$.
À l'équilibre, $Q_{r,eq} = K(T)$, où $K$ est la constante d'équilibre qui ne dépend que de la température.
Le taux d'avancement final $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$ permet de mesurer l'avancement de la réaction.

Méthodes à maîtriser

Écrire correctement l'expression de $Q_r$ : ne pas oublier les coefficients stoechiométriques en exposant.
Déterminer le sens d'évolution spontanée : comparer $Q_{r,i}$ à $K$. Si $Q_{r,i} < K$, le système évolue dans le sens direct.
Calculer $x_{eq}$ à partir de la constante $K$ en utilisant le tableau d'avancement.

Exemples corrigés

Soit $N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$. $Q_r = \frac{[NH_3]^2}{[N_2] \cdot [H_2]^3}$.
Si $K = 10^{-3}$ et $Q_{r,i} = 10^{-5}$, alors $Q_{r,i} < K$, la réaction évolue vers la formation de $NH_3$.

Erreurs fréquentes

Oublier que les solides et les solvants purs ont une activité égale à 1 dans $Q_r$.
Confondre $Q_r$ (à un instant $t$) et $K$ (à l'équilibre).
Oublier de convertir les volumes en Litres pour calculer les concentrations molaires.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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🎯 Équilibres chimiques

1/4

La constante d'équilibre $K$ dépend de :

❓ Questions fréquentes

Kifach n7seb x{eq} ila 3tani K f l'exercice ?

Écris l'équation de la réaction.
Fais le tableau d'avancement en fonction de $x_{eq}$ .
Exprime les concentrations à l'équilibre : $[X] = \frac{n_{eq}(X)}{V}$ .
Remplace dans l'expression de $K = Q_{r,eq}$ .
Résous l'équation mathématique obtenue pour trouver $x_{eq}$ .

💡 À retenir : Utilise toujours le tableau d'avancement pour lier $x_{eq}$ aux concentrations.

Écris l'équation de la réaction.
Fais le tableau d'avancement en fonction de $x_{eq}$.
Exprime les concentrations à l'équilibre : $[X] = \frac{n_{eq}(X)}{V}$.
Remplace dans l'expression de $K = Q_{r,eq}$.
Résous l'équation mathématique obtenue pour trouver $x_{eq}$.

💡 À retenir : Utilise toujours le tableau d'avancement pour lier $x_{eq}$ aux concentrations.

Wach K katghayer ila ghayarna l'etat initial ?

Non, la constante d'équilibre $K$ ne dépend que de la température $T$ . Si tu changes les concentrations initiales, le système évolue pour que le nouveau quotient $Q_r$ soit égal à la même valeur de $K$ .

💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.

Non, la constante d'équilibre $K$ ne dépend que de la température $T$. Si tu changes les concentrations initiales, le système évolue pour que le nouveau quotient $Q_r$ soit égal à la même valeur de $K$.

💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.

Chno lfar9 bin Qr et K ?

$Q_r$ est le quotient de réaction à n'importe quel instant $t$ .
$K$ est la valeur particulière que prend $Q_r$ quand le système atteint l'équilibre chimique.

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

$Q_r$ est le quotient de réaction à n'importe quel instant $t$.
$K$ est la valeur particulière que prend $Q_r$ quand le système atteint l'équilibre chimique.

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

Est-ce que l'état d'équilibre est un état statique ?

Non, c'est un équilibre dynamique. Au niveau microscopique, les réactions directe et inverse continuent de se produire à la même vitesse, mais au niveau macroscopique, les concentrations restent constantes.

💡 À retenir : L'équilibre est dynamique, pas statique.

Comment savoir si une réaction est totale ou limitée ?

Une réaction est totale si $\tau = 1$ (ou très proche de 1). Elle est limitée si $\tau < 1$ . On utilise souvent la valeur de $K$ : si $K > 10^4$ , on considère souvent la réaction comme totale.

💡 À retenir : $\tau < 1$ signifie réaction limitée.

Une réaction est totale si $\tau = 1$ (ou très proche de 1). Elle est limitée si $\tau < 1$. On utilise souvent la valeur de $K$ : si $K > 10^4$, on considère souvent la réaction comme totale.

💡 À retenir : $\tau < 1$ signifie réaction limitée.

Kifach n3ref s-sens dyal tafa3ol ?

Tu compares $Q_{r,i}$ (valeur initiale) à $K$ :

Si $Q_{r,i} < K$ : le système évolue dans le sens direct (formation des produits).
Si $Q_{r,i} > K$ : le système évolue dans le sens inverse (formation des réactifs).
Si $Q_{r,i} = K$ : le système est déjà à l'équilibre.

💡 À retenir : Le système cherche toujours à atteindre $K$ .

Tu compares $Q_{r,i}$ (valeur initiale) à $K$ :

Si $Q_{r,i} < K$ : le système évolue dans le sens direct (formation des produits).
Si $Q_{r,i} > K$ : le système évolue dans le sens inverse (formation des réactifs).
Si $Q_{r,i} = K$ : le système est déjà à l'équilibre.

💡 À retenir : Le système cherche toujours à atteindre $K$.

Est-ce que les solides interviennent dans Qr ?

Non, les solides purs et les solvants purs ont une activité égale à 1. Ils n'apparaissent donc pas dans l'expression du quotient de réaction.

💡 À retenir : Activité des solides = 1.

Qu'est-ce que la loi d'action de masse ?

C'est la relation qui stipule qu'à l'équilibre, le quotient de réaction est égal à une constante $K$ propre à la réaction à une température donnée.

💡 À retenir : $Q_{r,eq} = K$ .

C'est la relation qui stipule qu'à l'équilibre, le quotient de réaction est égal à une constante $K$ propre à la réaction à une température donnée.

💡 À retenir : $Q_{r,eq} = K$.

Est-ce que la pression influence K ?

Pour les gaz, la pression peut influencer la composition du mélange à l'équilibre, mais elle ne change pas la valeur de $K$ (qui dépend uniquement de $T$ ).

💡 À retenir : $K$ ne dépend que de $T$ .

Pour les gaz, la pression peut influencer la composition du mélange à l'équilibre, mais elle ne change pas la valeur de $K$ (qui dépend uniquement de $T$).

💡 À retenir : $K$ ne dépend que de $T$.

Comment calculer le taux d'avancement final tau ?

Calcule $x_{max}$ en supposant la réaction totale (réactif limitant).
Détermine $x_{eq}$ à partir de $K$ ou d'une mesure (pH, conductivité).
Calcule $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$ .

💡 À retenir : $\tau$ est toujours $\leq 1$ .

Calcule $x_{max}$ en supposant la réaction totale (réactif limitant).
Détermine $x_{eq}$ à partir de $K$ ou d'une mesure (pH, conductivité).
Calcule $\tau = \frac{x_{eq}}{x_{max}}$.

💡 À retenir : $\tau$ est toujours $\leq 1$.

Pourquoi dit-on que l'équilibre est "limité" ?

Parce que les réactifs ne sont pas totalement consommés. La réaction s'arrête avant que l'un des réactifs ne soit épuisé, car la réaction inverse compense la réaction directe.

💡 À retenir : Réaction limitée = équilibre chimique.

Est-ce que l'ajout d'un catalyseur change K ?

Non, le catalyseur augmente la vitesse de la réaction (directe et inverse), permettant d'atteindre l'équilibre plus rapidement, mais il ne modifie pas la position de l'équilibre ( $K$ ).

💡 À retenir : Catalyseur = vitesse, pas d'équilibre.

Non, le catalyseur augmente la vitesse de la réaction (directe et inverse), permettant d'atteindre l'équilibre plus rapidement, mais il ne modifie pas la position de l'équilibre ($K$).

💡 À retenir : Catalyseur = vitesse, pas d'équilibre.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On considère la réaction d'estérification : $CH_3COOH(l) + C_2H_5OH(l) \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5(l) + H_2O(l)$ . À une température donnée, $K = 4$ . On mélange 1 mol d'acide et 1 mol d'alcool. Calculer la composition du mélange à l'équilibre.

Exercice 1

On considère la réaction d'estérification : $CH_3COOH(l) + C_2H_5OH(l) \rightleftharpoons CH_3COOC_2H_5(l) + H_2O(l)$. À une température donnée, $K = 4$. On mélange 1 mol d'acide et 1 mol d'alcool. Calculer la composition du mélange à l'équilibre.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Soit la réaction $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$ . À $T=1000K$ , $K=100$ . Dans un réacteur de 1L, on introduit 0,1 mol de $SO_2$ , 0,1 mol de $O_2$ et 0,1 mol de $SO_3$ . Déterminer le sens d'évolution.

Exercice 2

Soit la réaction $2SO_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2SO_3(g)$. À $T=1000K$, $K=100$. Dans un réacteur de 1L, on introduit 0,1 mol de $SO_2$, 0,1 mol de $O_2$ et 0,1 mol de $SO_3$. Déterminer le sens d'évolution.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Calculer le taux d'avancement final d'une solution d'acide éthanoïque à $C=0,1$ mol/L sachant que $K=1,6 \cdot 10^{-5}$ .

Exercice 3

Calculer le taux d'avancement final d'une solution d'acide éthanoïque à $C=0,1$ mol/L sachant que $K=1,6 \cdot 10^{-5}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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