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 $Q_r$ pour une réaction d'équation $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$ est défini par :
$$Q_r = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}$$
L'activité d'un solide ou d'un solvant pur est égale à 1.
Le critère d'évolution spontanée :
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 en équilibre chimique.
Méthodes à maîtriser
Calculer $Q_{r,i}$ à partir des concentrations initiales données.
Comparer $Q_{r,i}$ à la constante d'équilibre $K$ fournie par l'énoncé.
Déterminer le sens d'évolution en utilisant la règle du "gamma" ou la comparaison directe.
Exemples corrigés
Soit la réaction $Cu^{2+} + Fe \rightleftharpoons Cu + Fe^{2+}$ avec $K = 10^{26}$.
Si $[Cu^{2+}]_i = 10^{-2} mol/L$ et $[Fe^{2+}]i = 10^{-1} mol/L$ :
$Q{r,i} = \frac{[Fe^{2+}]_i}{[Cu^{2+}]_i} = \frac{10^{-1}}{10^{-2}} = 10$.
Comme $10 < 10^{26}$, le système évolue dans le sens direct.
Erreurs fréquentes
Oublier de mettre les coefficients stoechiométriques en exposant.
Inclure les solides dans l'expression de $Q_r$ (leur activité est 1).
Se tromper dans le sens de l'inégalité lors de la comparaison avec $K$.
🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR
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Cela signifie qu'il n'y a aucun produit au départ. Le système évoluera obligatoirement dans le sens direct pour former des produits.
💡 À retenir : $Q_{r,i} = 0 \implies$ sens direct.
Est-ce que K peut être négative ?
Non, $K$ est un rapport de concentrations (ou activités), donc elle est toujours positive.
💡 À retenir : $K > 0$.
Est-ce que le catalyseur change le sens d'évolution ?
Non, le catalyseur accélère la réaction mais ne modifie pas l'état d'équilibre ni la valeur de $K$.
💡 À retenir : Catalyseur = vitesse, pas d'équilibre.
Est-ce que le sens d'évolution dépend de la quantité de matière ou de la concentration ?
Il dépend des concentrations molaires (en $mol/L$). Si tu as des quantités de matière, tu dois les diviser par le volume total de la solution.
💡 À retenir : $[X] = n(X) / V$.
Pourquoi on dit "spontanée" ?
On dit spontanée car le système évolue de lui-même sans apport d'énergie extérieure (comme un courant électrique) pour atteindre son état d'équilibre.
💡 À retenir : Évolution naturelle vers l'équilibre.
C'est quoi la différence entre Qr et K ?
$Q_r$ est le quotient de réaction à n'importe quel instant $t$. Il varie au cours du temps. $K$ est la constante d'équilibre, c'est une valeur fixe qui ne dépend que de la température.
💡 À retenir : $Q_r$ est une variable, $K$ est une constante.
Kifach n3ref wach tafa3ol ghadi lqoddam aw l'or?
Tu compares $Q_{r,i}$ (calculé à l'instant initial) avec $K$. Si $Q_{r,i} < K$, le système veut augmenter $Q_r$ pour atteindre $K$, donc il favorise les produits (sens direct). Si $Q_{r,i} > K$, il doit diminuer $Q_r$, donc il favorise les réactifs (sens inverse).
💡 À retenir : $Q_{r,i} < K$ sens direct, $Q_{r,i} > K$ sens inverse.
Est-ce que l'eau intervient dans le calcul de Qr ?
Si l'eau est le solvant, son activité est égale à 1, donc elle n'apparaît pas dans l'expression de $Q_r$.
💡 À retenir : Solvant pur = activité 1.
Wach K katbdel ila bdelna torkiz dyal l'especes?
Non, la constante d'équilibre $K$ dépend uniquement de la température. Modifier les concentrations initiales change $Q_{r,i}$, mais pas $K$.
💡 À retenir : $K = f(T)$ uniquement.
Comment savoir si un système est en équilibre ?
Un système est en équilibre chimique lorsque son quotient de réaction $Q_r$ devient égal à la constante d'équilibre $K$. À ce stade, les concentrations des espèces ne changent plus macroscopiquement.
💡 À retenir : $Q_r = K \iff$ Équilibre.
Kifach n7seb Q{r,i} ila kan 3ndi solb?
Tu ne l'inclus pas dans la fraction. Tu considères que son activité est 1. Par exemple, pour $A_{(aq)} + B_{(s)} \rightleftharpoons C_{(aq)}$, $Q_r = \frac{[C]}{[A]}$.
💡 À retenir : Solide = 1.
Est-ce que la pression influence Qr ?
Pour les systèmes en solution aqueuse, on utilise les concentrations. Pour les gaz, on utilise les pressions partielles. Le programme se concentre principalement sur les solutions aqueuses.
💡 À retenir : En solution, on utilise les concentrations molaires.
✍️ Exercices type examen national
Exercice 1
On mélange une solution de sulfate de cuivre II ($Cu^{2+} + SO_4^{2-}$) et une solution de nitrate de fer II ($Fe^{2+} + 2NO_3^-$). On ajoute de la poudre de fer. Équation : $Cu^{2+} + Fe \rightleftharpoons Cu + Fe^{2+}$. $K = 10^{26}$.
Données : $[Cu^{2+}]_i = 10^{-3} mol/L$, $[Fe^{2+}]_i = 10^{-1} mol/L$.
Déterminer le sens d'évolution.
Soit la réaction $Ag^+ + Fe^{2+} \rightleftharpoons Ag + Fe^{3+}$ avec $K = 3,2$.
Initialement, $[Ag^+]_i = 0,1 mol/L$ et $[Fe^{2+}]_i = 0,1 mol/L$ et $[Fe^{3+}]_i = 0,5 mol/L$.
Déterminer le sens d'évolution.
On considère une réaction $A + B \rightleftharpoons C + D$ avec $K = 10^{-2}$.
On mélange $n_A = 10^{-3} mol$, $n_B = 10^{-3} mol$, $n_C = 10^{-4} mol$, $n_D = 10^{-4} mol$ dans un volume $V = 1 L$.
Déterminer le sens d'évolution.
Le quotient de réaction Qr pour une réaction d'équation aA+bB⇌cC+dD est défini par :
Qr=[A]a⋅[B]b[C]c⋅[D]d
L'activité d'un solide ou d'un solvant pur est égale à 1.
Le critère d'évolution spontanée :
Si Qr,i<K : le système évolue dans le sens direct.
Si Qr,i>K : le système évolue dans le sens inverse.
Si Qr,i=K : le système est en équilibre chimique.
Méthodes à maîtriser
Calculer Qr,i à partir des concentrations initiales données.
Comparer Qr,i à la constante d'équilibre K fournie par l'énoncé.
Déterminer le sens d'évolution en utilisant la règle du "gamma" ou la comparaison directe.
Exemples corrigés
Soit la réaction Cu2++Fe⇌Cu+Fe2+ avec K=1026.
Si [Cu2+]i=10−2mol/L et [Fe2+]i=10−1mol/L :
Qr,i=[Cu2+]i[Fe2+]i=10−210−1=10.
Comme 10<1026, le système évolue dans le sens direct.
Erreurs fréquentes
Oublier de mettre les coefficients stoechiométriques en exposant.
Inclure les solides dans l'expression de Qr (leur activité est 1).
Se tromper dans le sens de l'inégalité lors de la comparaison avec K.
Le quotient de réaction Qr dépend de :
Cela signifie qu'il n'y a aucun produit au départ. Le système évoluera obligatoirement dans le sens direct pour former des produits.
💡 À retenir : Qr,i=0⟹ sens direct.
Non, K est un rapport de concentrations (ou activités), donc elle est toujours positive.
💡 À retenir : K>0.
Non, le catalyseur accélère la réaction mais ne modifie pas l'état d'équilibre ni la valeur de K.
💡 À retenir : Catalyseur = vitesse, pas d'équilibre.
Il dépend des concentrations molaires (en mol/L). Si tu as des quantités de matière, tu dois les diviser par le volume total de la solution.
💡 À retenir : [X]=n(X)/V.
Qr est le quotient de réaction à n'importe quel instant t. Il varie au cours du temps. K est la constante d'équilibre, c'est une valeur fixe qui ne dépend que de la température.
💡 À retenir : Qr est une variable, K est une constante.
Tu compares Qr,i (calculé à l'instant initial) avec K. Si Qr,i<K, le système veut augmenter Qr pour atteindre K, donc il favorise les produits (sens direct). Si Qr,i>K, il doit diminuer Qr, donc il favorise les réactifs (sens inverse).
💡 À retenir : Qr,i<K sens direct, Qr,i>K sens inverse.
Si l'eau est le solvant, son activité est égale à 1, donc elle n'apparaît pas dans l'expression de Qr.
💡 À retenir : Solvant pur = activité 1.
Non, la constante d'équilibre K dépend uniquement de la température. Modifier les concentrations initiales change Qr,i, mais pas K.
💡 À retenir : K=f(T) uniquement.
Un système est en équilibre chimique lorsque son quotient de réaction Qr devient égal à la constante d'équilibre K. À ce stade, les concentrations des espèces ne changent plus macroscopiquement.
💡 À retenir : Qr=K⟺ Équilibre.
Tu ne l'inclus pas dans la fraction. Tu considères que son activité est 1. Par exemple, pour A(aq)+B(s)⇌C(aq), Qr=[A][C].
💡 À retenir : Solide = 1.
Exercice 1
On mélange une solution de sulfate de cuivre II (Cu2++SO42−) et une solution de nitrate de fer II (Fe2++2NO3−). On ajoute de la poudre de fer. Équation : Cu2++Fe⇌Cu+Fe2+. K=1026.
Données : [Cu2+]i=10−3mol/L, [Fe2+]i=10−1mol/L.
Déterminer le sens d'évolution.
Exercice 2
Soit la réaction Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+ avec K=3,2.
Initialement, [Ag+]i=0,1mol/L et [Fe2+]i=0,1mol/L et [Fe3+]i=0,5mol/L.
Déterminer le sens d'évolution.
Exercice 3
On considère une réaction A+B⇌C+D avec K=10−2.
On mélange nA=10−3mol, nB=10−3mol, nC=10−4mol, nD=10−4mol dans un volume V=1L.
Déterminer le sens d'évolution.