^{Equilibre chimique - Exercices}

• Définition
• Déplacement de l'équilibre
• Application: changements d'états
• Application: osmose
• Application: le phare halogène
• Raisons de l'existence d'un équilibre*
• Constante d'équilibre*
• Equilibre hétérogène, produit de solubilité*
• Exercices*

Si on met dans un espace fermé une certaine quantité de substances faisant partie d'un équilibre. Le système va évoluer jusqu'à l'équilibre. Pour ceci, il va y avoir une variation des quantités de substances. On ne sait pas toujours dans quel sens va aller cette variation.

Par exemple, si on introduit 1 mole de H₂, une mole de I₂ et une mole de HI dans un récipient de 5 litres, le système va évoluer jusqu'à l'équilibre suivant l'équation:

H₂ + I₂       2 HI       K = 45.9 à 763 K

Si on demande les concentrations et nombres de moles de chaque constituant à l'équilibre, on commence par  poser la variation de l'un comme valant x, on en déduit les autres, on remplace dans la loi d'action de masse et on résout l'équation:

Equilibre	H2          +           I2                      2 HI
n au départ	1                         1                                    1
c au départ	0.2                      0.2                                 0.2
variation	+ x                    + x                               - 2x
c à l'équilibre	0.2+x                0.2+ x                          0.2-2x

Ce qui donne l'équation: 41.9 x²  + 19.16 x  +  1.796 = 0

En résolvant cette équation, on obtient les solutions:     a) - 0.136    b) - 0.3257

La deuxième solution est à éliminerc car elle donne des concentrations négatives. 
On sait donc maintenant qu'en faisant ce mélange, le système va former une quantité supplémentaire de HI et on obtient comme valeurs numériques:

[H₂] =  0.0684    mol/L     [I₂] =  0.0684    mol/L   [HI] =   0.472   mol/L  

A l'équilibre on a donc 0.342 mole de H₂, 0.342 mole de I₂ et 2.36 moles de HI

Exercices

Exercice 1: Dans un récipient de 1 litre à 763 K, on introduit 1 mole de H₂ et 1 mole de I₂. Quelles seront les concentrations à l’équilibre ? On connaît    H₂ + I₂       2 HI       K = 45.9 à 763 K.   

Exercice 2: On introduit 2 moles de HI dans un récipient de 1 litre à 763 K. Quelle sera la concentration de chaque substance à l’équilibre ? Que concluez-vous de ce résultat en le comparant à celui du problème précédent ?  

Exercice 3: Même donnée que l'exercice précédent, mais avec un récipient de 3 litres.       

Exercice 4: Dans les mêmes conditions de température et de volume que dans l'avant-dernier problème, nous introduisons 2 moles de HI et 1 mole de I₂.
Calculer toutes les concentrations à l’équilibre.   

Exercice 5: Dans un récipient de 1 litre, on introduit 1 mole de H₂, 2 moles de I₂ et 3 moles de HI. Quelles seront les concentrations de chaque substance à 490 °C, lorsque le système est à l’équilibre ?    

Exercice 6: Dans un récipient de 1 litre, on introduit 2 moles de H₂ et 1 mole de N₂. Il s’établit l’équilibre suivant :
N₂ (g) + 3 H₂ (g)    2 NH₃ (g) ΔH_r = - 92 kJ.
À l’équilibre, la concentration de H₂ = 1 M.
Calculer: a) La concentration de tous les corps à l’équilibre.
b) La constante K de cet équilibre.
Dans cet équilibre, citer 5 manières d’augmenter la production d’ammoniac NH₃.    

Exercice 7: Dans un récipient, on introduit 0.1 mole de H₂ et 0.3 mole de CO₂. Il s’établit l’équilibre suivant: H₂ (g) + CO₂ (g)    H₂O (g) + CO (g)
À l’équilibre, la concentration de H₂O vaut le tiers de celle de H₂. Calculer la constante K de cet équilibre.   

Exercice 8: Soit la réaction A + B     2 C 
(A, B et C sont tous trois à l’état gazeux).
a) Cet équilibre dépend-il de la pression ? Pourquoi ?
b) À l’équilibre, on a 10 moles de A, 5 moles de B et 3 moles de C, le tout dans 3 litres. Calculer la constante de cet équilibre.
c) Même question que b) si l’on observe les mêmes quantités dans 4 litres.
d) Nous ajoutons une mole de C au cas b).
d1) prévoir les intervalles des nouvelles concentrations de A, B et C.
d2) calculer ces nouvelles [A], [B] et [C], et s’assurer qu’elles correspondent bien aux prévisions formulées sous d1).
e) Dans un volume de 14 litres, à la même température, on introduit exclusivement 60 moles de C. Calculer les concentrations à l’équilibre.   

Exercice 9: Soit le système: A + 2 B + 3 C     4 D ΔH_r = 20.9 kJ. Tous les constituants sont gazeux. On observe qu’à l’équilibre à 600 °C, un récipient de 7 litres contient 1 mole de A, 2 moles de B, 3 moles de C et °½ì;V°½ì;VÐ<öë;V0³ ì;V¾ì;Vнì;VKнì;V C.
b) Dans le même récipient à 600 °C, combien y aura-t-il de moles de A en équilibre avec 1 mole de B, 1 mole de C et 1 mole de D ?