Equilibre chimique

819 mots 4 pages

L’EQUILIBRE CHIMIQUE

Problématique : Comment étudier l’état d’équilibre chimique d’une réaction acido-basique à partir de la mesure du pH ?

I Réaction acide-base

C’est une réaction dans laquelle interviennent 2 couples acido-basique [pic]et [pic]avec un transfert d’un proton de l’acide de l’un des couples vers la base de l’autre.
[pic]
La base est l’espèce capable de capter un proton alors que l’acide est capable de le céder.
Dans un couple l’acide se transforme en base et vice versa au cours de la réaction. HA = H+ + A-.

L’eau peut- être acide dans le couple H2O / HO- : H2O = H+ + HO- et elle peut-être base dans le couple H3O+ / H2O : H3O+ = H2O + H+. Les espèces qui peuvent être acide ou base sont appelées amphotères.

II Le pH

pH = - log[H3O+] ( [H3O+] = 10-pH [H3O+] concentration en ( mol.L-1 ), la formule est valable pour [H3O+] < 5.10-2 mol.L-1.
Le pH se mesure au pHmètre. Voir p.104 et T.P.

III Avancement maximal et avancement final

1° Transformation chimique totale

Dans la réaction de l’acide chlorhydrique avec l’eau, on obtient une solution dont le pH vaut 2 pour une concentration en HCl(g) dissoute C ( HCl ) = 10-2 mol.L-1.

HCl(g) + H2O = Cl-(aq) + H3O+(aq)
|t = 0 ; x = 0 |[pic] |excès |0 |0 |
|t = tf ; x = xf |[pic] |excès |[Cl-]f = [pic] |[H3O+]f = [pic] |
|x = xmax |[pic] |excès |[Cl-]max = [pic] |[H3O+]max = [pic] |

Une réaction est totale si elle a consommé totalement l’un des réactifs. Dans ce cas elle s’arrête lorsque la quantité du réactif limitant devient nulle. Son avancement atteint la valeur final xfinal = x max.
D’après le tableau d’avancement on trouve [pic]= C = 10-2 mol.L-1.
L’avancement final se

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|( en mol) | |état initial | x = 0 |1,00 |2,00 |0 |0 | |état intermédiaire | x |1,00 - x |2,00 – 2x | x | 2x | |état final | x = xmax |1,00 - xmax | 2,00 – 2xmax | xmax | 2xmax | On sait que les réactifs ont été introduits dans les proportions….

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n0 = [pic] = 1,8.10–3 mol |1.2. Équation chimique | |(CH3)3C-Cl(l) + 2 H2O(l) = (CH3)3C-OH(l) + H3O+ + Cl–(aq)….

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[pic]= [pic] A.N : n0 = [pic] = 9,2.10-3 mol (2cs) b) |Equation | [pic](l) + H20(l) = H+(aq) + [pic](aq) + ROH(aq) | |Instant (s) |Avancement (mol) | nRCl [pic] [pic] [pic] nROH | |Initial t = 0 |x = 0 |9,2.10-3 excès 0 0 0 | |Intermédiaire t |xt |9,2.10-3 - xt excès xt xt xt | |Maximal [pic] |[pic] |9,2.10-3 - [pic] excès [pic] [pic] [pic] | | | |= [pic]= 0 [pic] [pic] [pic] | c)….

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Si la transformation est totale, l’acide éthanoïque est totalement consommé, soit n 1 – xmax = 0 xmax = n 1 soit xmax = 2,7 –4 mol 10 2.3. [H3O+ (aq)]f = 10–pH pH = – log[H3O+ ] or d’après l’énoncé log(2,0.10– 4) = –3,7 [H3O+ (aq)]f = 10–3,70 = 2,0.10–4 mol. L–1 x [H3O+ (aq)]f = f soit x f = [H3O+(aq)]f V1 V1 xf = 2,0.10–4 0,100 = 2,0.10–5 mol 5 xf 2,0.10 2.4. = = = 0,74 –5 4 = 0,74.10–1 10 10 1 1  4 x max 2,7.10 = 7,4.10–2 La transformation est limitée car < 1.….

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