Physique-Chimie · BTS & DUT (EST) — BTS

Sens d'évolution d'un système chimique

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

Le quotient de réaction $Q_r$ est défini pour une réaction $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ par : $Q_r = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$ Les concentrations sont en $mol \cdot L^{-1}$ . Les solides et le solvant (eau) ont une activité égale à 1.

Si $Q_{r,i} < K$ : le système évolue dans le sens direct.
Si $Q_{r,i} > K$ : le système évolue dans le sens inverse.
Si $Q_{r,i} = K$ : le système est à l'équilibre.

Méthodes à maîtriser

Calcul de $Q_{r,i}$ : Toujours vérifier les unités des concentrations.
Comparaison avec $K$ : Utiliser la règle du "gamma" ou simplement comparer les valeurs numériques.
Détermination du sens : Identifier les réactifs et produits selon le sens de l'équation bilan donnée.

Exemples corrigés

Soit la réaction : $CH_3COOH + H_2O \rightleftharpoons CH_3COO^- + H_3O^+$ avec $K = 1,6 \cdot 10^{-5}$ . Si $[CH_3COOH] = 0,1 mol \cdot L^{-1}$ et $[CH_3COO^-] = [H_3O^+] = 10^{-3} mol \cdot L^{-1}$ : $Q_{r,i} = \frac{10^{-3} \cdot 10^{-3}}{0,1} = 10^{-5}$ . Comme $Q_{r,i} < K$ , le système évolue dans le sens direct.

Erreurs fréquentes

Oublier les coefficients stœchiométriques dans les puissances.
Inclure l'eau dans le quotient de réaction alors qu'elle est le solvant.
Confondre le sens de l'évolution avec le sens de l'écriture de l'équation.

L'essentiel du cours

Le quotient de réaction $Q_r$ est défini pour une réaction $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ par : $$Q_r = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$$ Les concentrations sont en $mol \cdot L^{-1}$. Les solides et le solvant (eau) ont une activité égale à 1.

Si $Q_{r,i} < K$ : le système évolue dans le sens direct.
Si $Q_{r,i} > K$ : le système évolue dans le sens inverse.
Si $Q_{r,i} = K$ : le système est à l'équilibre.

Méthodes à maîtriser

Calcul de $Q_{r,i}$ : Toujours vérifier les unités des concentrations.
Comparaison avec $K$ : Utiliser la règle du "gamma" ou simplement comparer les valeurs numériques.
Détermination du sens : Identifier les réactifs et produits selon le sens de l'équation bilan donnée.

Exemples corrigés

Soit la réaction : $CH_3COOH + H_2O \rightleftharpoons CH_3COO^- + H_3O^+$ avec $K = 1,6 \cdot 10^{-5}$. Si $[CH_3COOH] = 0,1 mol \cdot L^{-1}$ et $[CH_3COO^-] = [H_3O^+] = 10^{-3} mol \cdot L^{-1}$ : $Q_{r,i} = \frac{10^{-3} \cdot 10^{-3}}{0,1} = 10^{-5}$. Comme $Q_{r,i} < K$, le système évolue dans le sens direct.

Erreurs fréquentes

Oublier les coefficients stœchiométriques dans les puissances.
Inclure l'eau dans le quotient de réaction alors qu'elle est le solvant.
Confondre le sens de l'évolution avec le sens de l'écriture de l'équation.

🌉 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.Commencer gratuitement

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Sens d'évolution d'un système chimique

1/4

Pour la réaction $A + B \rightleftharpoons C$ , le quotient est :

Pour la réaction $A + B \rightleftharpoons C$, le quotient est :

❓ Questions fréquentes

Comment varie Qr au cours du temps ?

$Q_r$ évolue toujours pour se rapprocher de la valeur de la constante d'équilibre $K$ .

💡 À retenir : $Q_r \to K$ quand $t \to \infty$ .

$Q_r$ évolue toujours pour se rapprocher de la valeur de la constante d'équilibre $K$.

💡 À retenir : $Q_r \to K$ quand $t \to \infty$.

La constante K dépend-elle de la température ?

Oui, $K$ est une constante qui ne dépend que de la température pour une réaction donnée.

💡 À retenir : Si la température change, $K$ change.

Oui, $K$ est une constante qui ne dépend que de la température pour une réaction donnée.

💡 À retenir : Si la température change, $K$ change.

Que signifie une réaction "limitée" ?

Cela signifie que les réactifs ne sont pas totalement consommés à l'état final.

💡 À retenir : L'état final est un état d'équilibre chimique.

Peut-on avoir Qr = 0 ?

Oui, au début de la réaction ( $t=0$ ) si les concentrations des produits sont nulles.

💡 À retenir : Le système évoluera forcément dans le sens direct.

Oui, au début de la réaction ($t=0$) si les concentrations des produits sont nulles.

💡 À retenir : Le système évoluera forcément dans le sens direct.

Quelle est la différence entre Qr et K ?

$Q_r$ est une valeur instantanée, $K$ est la valeur à l'équilibre.

💡 À retenir : $Q_r$ est variable, $K$ est fixe à température donnée.

$Q_r$ est une valeur instantanée, $K$ est la valeur à l'équilibre.

💡 À retenir : $Q_r$ est variable, $K$ est fixe à température donnée.

Si Q{r,i} K, que se passe-t-il ?

Le système évolue dans le sens inverse (formation des réactifs).

💡 À retenir : Le système cherche à diminuer son quotient pour atteindre $K$ .

Le système évolue dans le sens inverse (formation des réactifs).

💡 À retenir : Le système cherche à diminuer son quotient pour atteindre $K$.

Est-ce que les solides interviennent dans Qr ?

Non, leur activité est égale à 1, donc ils n'apparaissent pas dans l'expression.

💡 À retenir : Seules les espèces en solution ou gazeuses interviennent.

Kifach n3ref wach tafa3ol koli ola mohdod?

Hseb $Q_{r,eq}$ (li hiya $K$ ).
Ila kan $K$ kbir bzaf (ktar mn $10^4$ ), tafa3ol koli.
Ila kan $K$ sghir, tafa3ol mohdod.

💡 À retenir : La valeur de $K$ est l'indicateur principal de la limite de la réaction.

Hseb $Q_{r,eq}$ (li hiya $K$).
Ila kan $K$ kbir bzaf (ktar mn $10^4$), tafa3ol koli.
Ila kan $K$ sghir, tafa3ol mohdod.

💡 À retenir : La valeur de $K$ est l'indicateur principal de la limite de la réaction.

Wach lma dima kan3tabroh 1 f Qr ?

Oui, f l'programme dyalna, lma (solvant) dima l'activité dyalo hiya 1.

💡 À retenir : Ne jamais mettre $[H_2O]$ dans l'expression du quotient de réaction.

Oui, f l'programme dyalna, lma (solvant) dima l'activité dyalo hiya 1.

💡 À retenir : Ne jamais mettre $[H_2O]$ dans l'expression du quotient de réaction.

Kifach n7seb Qr ila kano 3ndi ghir l'ktal ?

Hseb n (nombre de moles) : $n = m/M$ .
Hseb l'تركيز : $[C] = n/V$ .
3ad hseb $Q_r$ .

💡 À retenir : $Q_r$ s'exprime toujours avec des concentrations molaires.

Hseb n (nombre de moles) : $n = m/M$.
Hseb l'تركيز : $[C] = n/V$.
3ad hseb $Q_r$.

💡 À retenir : $Q_r$ s'exprime toujours avec des concentrations molaires.

Pourquoi le quotient de réaction n'a pas d'unité ?

Car chaque concentration est divisée par la concentration standard $C^0 = 1 mol \cdot L^{-1}$ .

💡 À retenir : $Q_r$ est une grandeur sans dimension.

Car chaque concentration est divisée par la concentration standard $C^0 = 1 mol \cdot L^{-1}$.

💡 À retenir : $Q_r$ est une grandeur sans dimension.

Le système peut-il évoluer si Q{r,i} = K ?

Non, le système est à l'équilibre chimique. Il n'y a plus d'évolution macroscopique.

💡 À retenir : À l'équilibre, les vitesses des réactions directe et inverse sont égales.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On mélange $V = 100 mL$ d'une solution de nitrate d'argent ( $Ag^+ + NO_3^-$ ) de concentration $C_1 = 0,01 mol \cdot L^{-1}$ et $V = 100 mL$ d'une solution de chlorure de sodium ( $Na^+ + Cl^-$ ) de concentration $C_2 = 0,01 mol \cdot L^{-1}$ . La constante d'équilibre est $K = 10^{10}$ .

Écrire l'équation de la réaction.
Calculer le quotient de réaction initial $Q_{r,i}$ .
Déterminer le sens d'évolution.

Exercice 1

On mélange $V = 100 mL$ d'une solution de nitrate d'argent ($Ag^+ + NO_3^-$) de concentration $C_1 = 0,01 mol \cdot L^{-1}$ et $V = 100 mL$ d'une solution de chlorure de sodium ($Na^+ + Cl^-$) de concentration $C_2 = 0,01 mol \cdot L^{-1}$. La constante d'équilibre est $K = 10^{10}$.

Écrire l'équation de la réaction.
Calculer le quotient de réaction initial $Q_{r,i}$.
Déterminer le sens d'évolution.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Soit la réaction : $2Fe^{3+} + Sn \rightleftharpoons 2Fe^{2+} + Sn^{2+}$ . $K = 10^{15}$ . Initialement, $[Fe^{3+}] = 0,1 mol \cdot L^{-1}$ , $[Fe^{2+}] = 0,01 mol \cdot L^{-1}$ , $[Sn^{2+}] = 0,01 mol \cdot L^{-1}$ . Calculer $Q_{r,i}$ et conclure.

Exercice 2

Soit la réaction : $2Fe^{3+} + Sn \rightleftharpoons 2Fe^{2+} + Sn^{2+}$. $K = 10^{15}$. Initialement, $[Fe^{3+}] = 0,1 mol \cdot L^{-1}$, $[Fe^{2+}] = 0,01 mol \cdot L^{-1}$, $[Sn^{2+}] = 0,01 mol \cdot L^{-1}$. Calculer $Q_{r,i}$ et conclure.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Un système chimique a pour quotient de réaction $Q_r = 10^3$ et $K = 10^2$ . Expliquer l'évolution du système et calculer le rapport $Q_r/K$ .

Exercice 3

Un système chimique a pour quotient de réaction $Q_r = 10^3$ et $K = 10^2$. Expliquer l'évolution du système et calculer le rapport $Q_r/K$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Physique-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

Sens d'évolution d'un système chimique

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Méthodes à maîtriser

Exemples corrigés

Erreurs fréquentes

L'essentiel du cours

Méthodes à maîtriser

Exemples corrigés

Erreurs fréquentes

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

❓ Questions fréquentes

✍️ Exercices type examen national

Un prof de Physique-Chimie pour aller plus loin

Autres chapitres de Physique-Chimie

L'essentiel du cours

Méthodes à maîtriser

Exemples corrigés

Erreurs fréquentes