Chimie. Physique Condensateur et dipôle RC Bobine et dipôle RL Dipôle RLC : Oscillations électriques libres. BLOG :

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1 Chimie ude cinéique de l évoluion d un sysème chimique ude e déplacemen d équilibre chimique (L.A.M e L.M) Physique Condensaeur e dipôle C Bobine e dipôle L Dipôle LC : Oscillaions élecriques libres BL ABI Abdelmajid ~ Collège SADIKI BLOG : hp://belarbipro.overblog.com/

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3 q de la réacion a.a + b.b c.c + d.d a Ava Quaniés de maière en moles Iniial a b Inerm.. x a a.x b b.x c.x d.x Final x f a a. x f b bx f c.x f d.x f I- Commen déerminer la quanié de maière d un composé chimique A dans n impore quelle siuaion? On connaî Si A es un corps pur gazeux On connaî Le volume V (en L) qu il occupe On cherche La valeur du volume molaire V M (enl.mol -1 ) On en dédui dans l énoncé Sa quanié de maière n(a) es (en mol ): n(a) = V / Vm La masse m(a) du gaz (en g ) On calcule La masse molaire M(A) du gaz en g.mol -1 On en dédui La quanié de maière n(a) es : n(a) = m(a) / M(A) On connaî Si A es un corps pur liquide ou solide On connaî Le volume qu il occupe V (en L) On connaî Sa masse volumique ρ(a) (en g.l -1 ) On en dédui Sa masse m(a) (en g ): m(a) = ρ(a) V On en dédui On connaî Sa densié d (sans unié): d = ρ(a) / ρ(eau) On en dédui Sa masse volumique :ρ(a) = d ρ(eau) Sa masse m(a) (en g ) On calcule Sa masse molaire M(A) en g.mol -1 On en dédui La quanié de maière n(a) es : n(a) = m(a) / M(A) On connaî Si A es dissous en soluion On connaî Sa concenraion massique C (A) en g.l -1 On connaî aussi Le volume de soluion V soluion (en L) On en dédui Sa concenraion molaire C(A) (en mol.l -1 ) On connaî aussi le volume de soluion V soluion (en L) On en dédui La quanié de maière n(a) es : n(a) = C(A) V soluion Sa masse m(a) :m(a) = C (A) V soluion Puis on calcule Sa masse molaire M(A) On en dédui Sa quanié de maière : n(a) = m(a) / M(A) BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 3-

4 II- Transformaion chimique : Transformaion chimique : Une ransformaion chimique a lieu chaque fois qu une nouvelle espèce chimique es produie ou chaque fois qu une espèce chimique disparaî. Une espèce chimique qui apparaî s appelle produi. Une espèce chimique qui disparaî oalemen ou pariellemen s appelle réacif. Définiion du sysème chimique : On appelle sysème chimique, l ensemble des espèces chimiques présenes lors de la ransformaion chimique. Les rois éapes d une ransformaion chimique : Une expérience mean en jeu une ransformaion chimique se déroule en rois éapes : La préparaion (mélange des réacifs s il y a plusieurs réacifs, dissoluion évenuelle dans un solvan, chauffage si c es nécessaire...). Le déroulemen de la ransformaion, pendan lequel les réacifs disparaissen e les produis apparaissen. L arrê de la ransformaion, qui a lieu dès qu un des réacifs a oalemen disparu, même si d aures réacifs son encore présens. a iniial, éa final : On appelle éa iniial du sysème chimique, l éa de ce sysème à la fin de la première éape. On appelle éa final du sysème chimique, l éa de ce sysème au débu de la roisième éape, c es-à-dire à l arrê de la ransformaion chimique. La ransformaion chimique es donc le passage du sysème chimique de son éa iniial à son éa final. a iniial (ACTIFS) Transformaion chimique a final (PODUITS) Une équaion chimique es la modélisaion d une ransformaion chimique. Les coefficiens de l équaion son les coefficiens sœchiomériques. xemple : Considérons la réacion chimique modélisée par l'équaion : a.a + b.b c.c + d.d A e B son C e D son a, b, c e d son.. n(a) f : quanié de maière finale de A n(c) f : quanié de maière finale de C Les noaions uilisées dans la suie son résumées ci-dessous: n(a) : quanié de maière iniiale de A. n(b) : quanié de maière iniiale de B. n(a) : quanié de maière de A à la dae n(b) : quanié de maière de B à la dae n(c) : quanié de maière de C à la dae n(d) : quanié de maière de D à la dae n(b) f : quanié de maière finale de B n(d) f : quanié de maière finale de D III- Noion d avancemen chimique L avancemen d une réacion chimique es une grandeur noée x, exprimée en mol, qui perme de déerminer les quaniés de maière des espèces chimiques présenes dans le sysème au cours de sa ransformaion, c es à dire de dresser un bilan de maière du sysème chimique en évoluion. 1 ) Définiion : L avancemen x d une ransformaion chimique, à l insan, es la quanié de maière disparue (pour un réacif) ou apparue (pour un produi), divisé par le nombre sœchiomérique correspondan. L avancemen s exprime en mole. Avancemen volumique: Si les consiuans du sysème formen une phase de volume consan V, on défini l avancemen volumique y = x V y s exprime (en mol.l -1 ). L avancemen x à un insan > es définie par : n( A) n( A) n( B) n( B) n( C) x = = = a b c = n( D) d Ainsi si on a une quanié de maière disparu ou apparu à un insan. On peu calculer les aures d après l avancemen x BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 4-

5 ) Suivi de l évoluion : ableau d avancemen : On dresse un ableau indiquan les quaniés de maières des différenes espèces chimiques dans l éa iniial, au cours de la ransformaion chimique e dans l éa final grâce à l expression de l avancemen. -1) Tableau descripif d évoluion du sysème : quaion de la réacion : a.a + b.b c.c + d.d a Avancemen Quaniés de maière en moles iniial (.I) x = n(a) n(b) inermédiaire x n (A)= n (A) a.x n (B)= n(b) b.x (C) = c.x n (D) = d.x final (.f) x f n f (A)= n (A) a. x f n f (B)= n(b) bx f n f (C) = c.x f n f (D) = d.x f Car A es un réacif donc sa quanié de maière diminue Quanié de maière de A resane à la dae n(a) = n(a) a. x Quanié de maière de A ayan réagie à la dae Quanié de maière iniiale de A -) Avancemen maximale x max e réacif limian : a- éacion chimique oale ; réacif limian ; réacifs en excès. Une réacion chimique es die oale si un des réacifs disparaî complèemen : on l appelle réacif limian. La quanié de maière du réacif limian es nulle dans l'éa final. Les aures réacifs don la quanié de maière n'es pas nulle dans l'éa final son appelés réacifs en excès. b- Avancemen maximale d une réacion chimique. L avancemen maximale d une réacion chimique, noée x max, es la valeur de son avancemen final x f lorsque le réacif limian a disparu enièremen. Tan qu'on ne connaî pas lequel es le réacif limian, on va faire la supposiion suivane : Si A es le réacif limian, on aura :.. Si B es le réacif limian, on aura :.. L avancemen maximal x max es calculable comme éan la plus peie valeur de l avancemen qui annule la quanié de maière de l un des réacifs : ce réacif consiue alors le réacif limian. c) Courbe d évoluion de l avancemen au cours du emps si x f = x max : La réacion es oale si x f < x max : La réacion es limiée d) Temps de demi-réacion : ( 1/ ) C es la durée au bou de la quelle l avancemen de la réacion aein la moiié de sa valeur finale : x( 1/ ) = x f x f x f x=f() en mol 1/ en (unié de emps) hp:// BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 5-

6 IV- xercices d applicaion. xercice 1 : Feux de Bengale. Un arificier veu préparer un feu de Bengale rouge. Il mélange 15 g de chlorae de poassium (KClO 3 ), 16 g de soufre (S) e g de carbone (C). L'équaion chimique modélisan la ransformaion es la suivane : KClO 3 (s) + S(s) + 3C(s) K S(s) + 3CO (g) + Cl (g) 1- Calculer la quanié de maière iniiale de chacun des réacifs. On donne M(K)=39 g.mol -1, M(Cl)=35,5 g.mol -1, M(S)=3 g.mol -1, M(O)=16 g.mol -1 e M(C)=1 g.mol -1, - Consruire le ableau récapiulaif de la ransformaion en précisan la valeur maximale de l'avancemen e le réacif limian ainsi que les quaniés de maière des produis formés, sachan que cee réacion es oale. 3- Calculer la masse de carbone ayan réagi. 4- Calculer le volume oal occupé par les gaz. On donne V M =4 L.mol -1. xercice n : A l'insan = s, on mélange V 1 = 5cm 3 d'une soluion aqueuse d'iodure de poassium KI de molarié C 1 =,5mol.L -1 e V = V 1 d'une soluion de peroxodisulfae de poassium K S O 8 de molarié C =,4mol.L -1. Pour déerminer la composiion du sysème à la dae 1 = 3s, on prélève un volume V = cm 3 du mélange e pour faire disparaîre la couleur jaunâre; il fau ajouer au prélèvemen un volume V 3 = 7,5cm 3 d'une soluion de hiosulfae de sodium Na S O 3 de molarié C 3 =,4mol.L ) crire l'équaion de la réacion éudiée sachan qu'elle fai inervenir les deux couples I /I - e S O 8 - /SO 4 -. ) Déerminer la composiion iniiale du sysème. 3 ) ablir le ableau descripif de l évoluion du sysème. 4 ) n déduire la valeur maximale de l'avancemen e le réacif limian. 5 ) Pour déerminer la composiion du sysème à la dae 1 = 3s, on prélève un volume V = cm 3 du mélange e on dose la quanié de diiode I formée par une soluion de hiosulfae de sodium ( Na + + S O 3 - ) de concenraion molaire C 3 =,4mol.L -1. La disparaîre la couleur jaunâre due à la présence de I es obenue lorsqu on a ajoué au prélèvemen un volume V 3 = 7,5cm 3 de la soluion de hiosulfae de sodium Na S O 3. a- crire l équaion de la réacion du dosage. a- Déerminer l'avancemen de la réacion à l'insan 1 = 3s b- Déduire la composiion du sysème à ce insan xercice n : On mélange à l'insan = s e à une empéraure T: Un volume V 1 =,1L d'une soluion S 1 d'iodure de poassium KI de concenraion molaire C l. Un volume V =,1L d'une soluion de peroxodisulfae de poassium K S 8, de concenraion molaire C. La courbe ci-après représene la variaion de [S O 8 ] dans le mélange au cours du emps [S 8 - ] (1-3 mol.l -1 ) (min) 1) Écrire l'équaion de la réacion qui a lieu, en précisan les couples redox mis en jeu. ) ablir le ableau descripif de l évoluion du sysème avec a= n (S O 8 ) e b = n (I ) son respecivemen les quaniés de maière iniiales de (S O 8 ) e de (I ). 3) n exploian la courbe : a- Déerminer le nombre de mole iniial a de (S O 8 ) dans le mélange. n déduire la valeur de C. b- Monrer que l avancemen final de la réacion es : x f =3.1-3 mol. c- Sachan que la réacion éudiée es oale, jusifier que l ion iodure es le réacif limian. Calculer b e en déduire C. d- Déerminer la valeur du emps de demi réacion 1/. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 6-

7 I- L esseniel du cours 1 ) Viesse d une réacion chimique. 1-1) La viesse moyenne Définiions La viesse moyenne d une réacion chimique enre les daes 1 e es, par définiion : x x1 x v moy = = 1 Unié : mol.(unié de emps) -1 emarque : Cee viesse moyenne es égale au coefficien direceur de la sécane passan par les deux poins de la courbe x= f() d abscisse 1 e. 1-) La viesse insananée Définiion : La viesse insananée d une réacion chimique es égale à la dérivée dx par rappor au emps de la foncion x=f ( ) : v ( ) = d Unié : mol.(unié de emps) -1 Déerminaion graphique de La viesse insananée d une réacion chimique. La viesse insananée d une réacion chimique es égale au coefficien direceur de la angene à la courbe x= f ( ) à la dae choisie emarques: Si on considère la réacion modélisée par l équaion : a.a + b.b c.c + d.d v() = dx d = - 1 a. dn(a) = - 1 d b. dn(b) 1 = db c. dn(c) 1 = d d. dn(d) d La Viesse insananée volumique d une réacion chimique es égale au rappor de la dérivée par rappor au emps de la foncion x=f ( ) sur le volume oal du milieu réacionnel : v V () = 1 V. dx d = - 1 a.d[a] = - 1 d b.d[b] d = 1 c. d[c] d = 1 d. d[d] d Unié : mol.l -1.(unié de emps) -1 ) Les principaux faceurs cinéiques : -1 ) Définiion: les paramères qui influen sur la viesse d évoluion d un sysème chimique son appelés faceurs cinéiques. Les principaux faceurs cinéiques son : La concenraion en réacifs, la empéraure e le caalyseur. - ) Concenraion des réacifs : a) ffe : n général la viesse d une réacion augmene lorsqu on augmene la concenraion des réacifs e inversemen. b) Mécanisme : Plus la concenraion des réacifs es imporane, plus la probabilié de renconre enre les molécules réagissanes es grande,donc plus la viesse de réacion es grande. -3 ) La empéraure : a) ffe : La viesse d une réacion croi, en général, avec la empéraure. b) Mécanisme : Plus la empéraure es élevée, plus l agiaion des molécules es imporane, d où plus de probabilié de renconre viesse plus grande. Aenion! la empéraure es un faceur cinéique pour une réacion ahermique xemple pour l esérificaion e l hydrolyse) -4 ) Caalyseur : a) ffe : Un caalyseur es une enié chimique, uilisée en faible proporion, capable d augmener la viesse d une réacion possible sponanémen en son absence. b) Mécanisme : La réacion globale es remplacée par plusieurs réacions rapides au cours desquelles le caalyseur es ransformé puis il es régénéré à la fin de la réacion ( il n es donc pas consommé ). BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 7-

8 II- xercices de synhèse xercice N 1 : ude cinéique de la réducion des ions S O 8 par les ions I Le bu es de mesurer le emps de fabricaion d'une même quanié de diiode lors de la réducion des ions peroxodisulfae par les ions iodures selon la réacion lene : S O + I SO + I (I) Pour cela on rédui le diiode formé par cee réacion lene (I) avec une quanié prédéerminée de hiosulfae de sodium Na + + S O 3 - de concenraion connue, selon la réacion: S O + I S O + I (II) Cee réacion (II) es rès rapide e n'influence pas la réacion (I) éudiée. A) Préparaion des soluions : 1 ) Le hiosulfae uilisé es Na S O 3. Décrire la préparaion de 5mL d'une soluion de hiosulfae de sodium à 1 mol/l. ) La soluion d iodure de poassium KI, disponible au laboraoire es à 1 mol/l. Décrire la préparaion de 1 ml d'une soluion de d iodure de poassium à, mol/l. Données : masse molaire aomique en (g/ mol): O=16 ; S=3 ; Na =3. B) Dosage auomaique : On prépare un bécher conenan : V 1 =5 ml de soluion d iodure de poassium de concenraion molaire C 1 =, mol/l V=49 ml d eau pour considérer le volume V consan au cours du dosage. V e =1 ml de hiosulfae de sodium de concenraion molaire volumique 1 mol/l V =5 ml de soluion de peroxodisulfae de poassium de concenraion molaire C =,1 mol/l Le bécher conenan le mélange réacionnel es placé sur un agiaeur magnéique. La buree auomaique uilisée es gérée par un logiciel de irage. Lorsque la soluion devien foncée cela signifie que ou le hiosulfae a éé consommé : un premier emps es relevé. A ce momen, le logiciel envoie la commande à la buree auomaique qui injece 1 ml de hiosulfae, jusqu'à sa consommaion complèe. Nouvelle appariion d'une couleur sombre: un deuxième emps es noé, injecion de 1 ml de hiosulfae e ainsi de suie. Le volume de la réacion sera supposé consan e égal à V=15 ml. (On néglige le volume de hiosulfae de sodium ajoué). Le logiciel dresse le ableau de mesure ci-dessous : emps (s) V e de S O 3 - (ml) [I ] mmol/l Que pourrai-on ajouer au mélange réacionnel pour mieux disinguer la réappariion du diiode?. Déerminer la quanié de hiosulfae ajoué à chaque injecion. 3. Déerminer à l aide d un ableau d avancemen la quanié de maière n de diiode rédui par la réacion II à chaque injecion. 4. Tracer le graphe [I ] en foncion du emps. (chelles: 1cm pour 5 s; 1 cm pour 4 mmol/l) 5. D après la réacion (I), déerminer la relaion enre l avancemen x de cee réacion e la quanié de diiode formée. 6. Définir la viesse volumique e l exprimer en foncion de la concenraion en diiode. 7. Déerminer la viesse de la réacion (I), aux daes = 1 s e = 5s. 8. Commen varie la viesse? A quel faceur cinéique peu-on aribuer cee variaion? 9. Quelle sera la quanié de diiode formé par la réacion (I) au bou d un emps infini? 1. Déerminer le emps de demi-réacion. 11. On refai la même expérience en uilisan un aure bécher conenan : V 1 =5 ml de soluion d iodure de poassium de concenraion molaire C 1 =, mol/l V=49 ml d eau pour considérer le volume V consan au cours du dosage. V e =1 ml de hiosulfae de sodium de concenraion molaire volumique 1 mol/l V =75 ml de soluion de peroxodisulfae de poassium de concenraion molaire C =,1 mol/l eprésener sur le même graphe l`allure de la courbe d`évoluion [ I ] =f() en jusifian sa valeur limie. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 8-

9 xercice N : ude cinéique de la réducion de l eau oxygénée ions H O par les ions I Pour réaliser la réacion enre l eau oxygénée (ou peroxyde d hydrogène) H O e les ions iodures I, on dispose des soluions suivanes : - Soluion d iodure de poassium, de concenraion C 1 =,1 mol.l 1 - Soluion d eau oxygénée, de concenraion C =,1 mol.l 1 - Soluion d acide sulfurique concenré. L équaion bilan de cee réacion lene e oale s écri : I + H O + H 3 O + I + 4 H O Le mélange des réacifs ayan éé fai à la dae =. A différenes daes, on effecue des prélèvemens du milieu réacionnel e on dose le diiode formé. Les mesures on permis de racer les deux courbes n(i ) = f ( ) données sur la figure 1 pour les deux expériences suivanes : xpérience n au disillée 4ml Soluion d acide sulfurique 1mL 1mL Soluion d iodure de poassium 8mL 4mL au oxygénée 1mL 1mL Volume oal du mélange 1mL 1mL 1 /a-calculer la quanié de maière iniiale d eau oxygénée e d ions iodure inroduie dans chacun des deux mélanges. b-dresser le ableau d évoluion de la réacion éudiée. c-xprimer l avancemen x de la réacion en foncion du nombre de mole de I formé. /a-définir la viesse insananée de la réacion. b- Déerminer, à la dae =5 min, sa valeur pour chacune des deux courbes (a) e (b) n(i ) en 1-4 mol Courbe (a) c-quel faceur cinéique perme d expliquer cee différence 6 enre ces deux viesses? Faire associer alors à chaque Courbe (b) expérience la courbe correspondane. d-peu-on à l aide d une seule courbe, mere en évidence l influence de ce faceur cinéique? Jusifier. 4 Figure 1 : 3 /a-déduire que dans chacune des deux soluions l eau en min oxygénée es le réacif limian (en défau) de la réacion b-déerminer la concenraion de diiode formé, lorsque la réacion es erminée. c-n exploian les deux courbes : c 1 -Indiquer pour quelle réacion cee concenraion limie es aeine? c - Déduire le emps, ( 1/ ), pour lequel la moiié de la quanié iniiale d eau oxygéné a réagi dans le cas de l expérience où la limie es aeine. xercice N 3 : Influence des faceurs cinéiques sur la réducion des ions S O 8 par les ions I Les ions peroxodisulfae S O - 8 oxyden les ions iodure I - selon une réacion lene e oale. - L équaion qui modélise cee réacion es : S O 8 + I - I + SO 4 Trois expériences (a), (b) e (c) on éé réalisées dans des condiions expérimenales différenes comme l indique le ableau ci-conre. xpérience a b C Le volume du mélange réacionnel es le même pour les 3 expériences e vau [I ] (1 - mol.l -1 ) V=1mL. L éude de l évoluion de la réacion pour les rois expériences a [S O 8 ] (1 - mol.l -1 ) 3 donné les courbes du documen-1 ci-dessous. 1 ) ablir le ableau d évoluion de la réacion. ) Monrer que S O - 8 consiue le réacif limian pour les rois expériences. 3 ) a- Quels son les faceurs cinéiques mis en jeu dans ces expériences? b- Aribuer, en le jusifian, la courbe correspondan à chacune des expériences. c- Déerminer les valeurs y 1 e y porés sur le documen-1- Tempéraure ( C) ) On refai l expérience (c) mais en ajouan, iniialemen, au mélange réacionnel quelques crisaux de FeSO 4 jouan le rôle d un caalyseur. Choisir parmi les affirmaions suivanes celle qui convien : - L ajou de FeSO 4 perme d augmener l avancemen final de la réacion. - L ajou de FeSO 4 perme d augmener la viesse de la réacion. - L ajou de FeSO 4 perme de ralenir la réacion. b- Tracer l allure de la courbe [I ]=f() pour cee nouvelle expérience. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 9-

10 xercice N 4 : Devoir de conrôle N 1 (collège Sadiki A.S :7/8) 1 Les ions peroxodisulfae S O 8 - oxyden lenemen les ions iodures I -. ablir l équaion bilan de cee réacion. A la dae =, e à une empéraure consane, on mélange : - Un volume V 1 = 5 ml d une soluion aqueuse de peroxodisulfae d ammonium (NH 4 ) S O 8 de concenraion molaire C 1 = mol.l Un volume V = 5 ml d une soluion aqueuse d iodure de poassium KI de concenraion molaire C = mol.l Quelques goues d une soluion d empois d amidon fraîchemen préparé ( on rappelle que l empois d amidon colore en bleu nui une soluion conenan du diiode I même en faible quanié). A une dae, on prélève, du mélange réacionnel, un volume V = 1 ml qu on lui ajoue de l eau glacée e on dose la quanié de diiode I formée par une soluion de hiosulfae de sodium Na S O 3 selon la réacion rapide e oale d équaion : S O I S 4 O I - a- Décrire brièvemen l expérience de ce dosage, préciser commen peu-on reconnaîre expérimenalemen le poin d équivalence? b- Calculer la concenraion molaire iniiale des ions iodure [ I - ] e des ions peroxodisulfae [ S O 8 - ] dans le mélange réacionnel. c- Dresser le ableau d avancemen de la réacion qui se produi dans chaque prélèvemen. 3 On défini l avancemen volumique y par le rappor de l avancemen x par le volume V du milieu réacionnel y= (Les consiuans du sysème chimique consiuen la même phase e le volume du milieu réacionnel es consan). Monrer qu on a à la dae : [ I - ] = [ I - ] y. 4 Les résulas des dosages on permis de racer la courbe ci dessous régissan les variaions de la concenraion des ions iodure au cours du emps a- Préciser, en le jusifian, le réacif limian. b- n uilisan le ableau d avancemen, déerminer la concenraion finale en ions iodures [ I - ] f. c- Définir la viesse volumique d une réacion chimique. Monrer qu elle s écri sous la forme V vol = - 1 d[i - ] d. Déerminer graphiquemen sa valeur à la dae = min. Déduire la viesse insananée à cee dae. 5 On refai l expérience précédene mais avec une soluion d iodure de poassium de volume V = 5 ml e de concenraion molaire C = mol.l -1, représener, sur le même graphe de la figure 1, l allure de la courbe représenan [ I - ] = f(). BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 1- x V

11 y [ I - ] [ I - ] f [ I - ] (mol.l -1 ) Fig 1 (min) xercice N 5 : Devoir de conrôle N 1 (collège Sadiki A.S :1/13) On prépare, dans un bécher, un volume V 1 = 5, ml d'une soluion S, d'iodure de poassium de concenraion C 1 e dans un aure bécher, on place un volume V = 5, ml d'une soluion S d'eau oxygénée acidifiée de concenraion C. À la dae = s, on mélange les conenus des béchers e on agie, la réacion lene e oale qui se produi es d équaion : H O + H 3 O + + I - 4H O + I. Pour éudier la cinéique de cee réacion on prépare des prélèvemens ideniques de volume V p =5 ml chacun e on dose la quanié de H O resane dans chaque prélèvemen par une soluion de permanganae de poassium KMnO 4 en milieu acide de concenraion molaire C=,5 mol.l -1. Soi V : le volume de la soluion de KMnO 4 nécessaire pour obenir l équivalence. n(h L équaion de la réacion de dosage rapide e oale s écri : O )(1-4 mol) MnO H O + 6 H 3 O + Mn O + 1 H O Les résulas de dosage on permis de racer le graphe d évoluion de la quanié de maière d eau oxygénée resane (voir figure-1-). 1- a- Donner la définiion d une réacion oale. b- Prélever du graphe la quanié de maière iniiale de l eau oxygénée dans chaque prélèvemen. c- Dresser le ableau d avancemen de la réacion en uilisan les quaniés de maière iniiales dans chaque prélèvemen e en considéran que les ions hydronium H 3 O + son en excès. d- n uilisan le graphe, préciser le réacif limian. calculer la quanié de maière iniiale des ions iodures dans chaque prélèvemen. e- Déduire la concenraion molaire de l eau oxygénée e des ions iodures dans le mélange. Calculer alors C 1 e C. - a- Définir la viesse d une réacion chimique e éablir son expression en foncion de dn(h O ). d b- Calculer la viesse maximale de la réacion. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 11-

12 c- Définir la viesse volumique moyenne de la réacion e calculer sa valeur enre les insans 1 =min e =15min. 3- On réalise rois expériences suivan les différenes condiions expérimenales précisées dans le ableau ci-conre : A l aide de moyens appropriés, on sui la variaion du nombre de moles de H O resan en foncion du emps au cours de chacune des rois expériences réalisées. Les résulas obenus son représenés par le graphe de la figure-- a- Donner la définiion d un caalyseur. b- Aribuer, en le jusifian les courbes (a) e (b) aux expériences correspondanes. c- Tracer l allure de la courbe d évoluion de n(h O ) au cours du emps correspondan à l expérience resane. 4- a- Donner un schéma annoé du disposiif de dosage. b- n uilisan le graphe de la figure 1 e l équaion de la réacion de dosage, déerminer le volume de permanganae de poassium versé à l insan pour aeindre l équivalence à ce insan.. 5 n(h O )(1-4 mol) xpérience 1 3 n (H O )(1-4 mol) n (I - )(1-4 mol),5,5 1,5 T( C) 4 4 Caalyseur(Co + ) sans avec sans n (H 3 O + )(1-4 mol) excès excès excès Courbe a Courbe b 1 figure -- (min) xercice N 6 : Devoir de conrôle N 1 (collège Sadiki A.S :13/14) L obje des manipulaions qui suiven es l éude de l influence des faceurs cinéiques sur l oxydaion des ions iodure I - par les ions peroxodisulfae S O - 8, suivan l équaion : I S O 8 I + SO 4 ( 1 ) Cee ransformaion lene produi du diiode, don la présence sera décelé par la coloraion bleue de l empois d amidon servan d indicaeur. Dans le milieu réacionnel, en plus des ions préciés, exisen, en quanié connue e limiée, des - ions hiosulfae S O 3 qui réagissen avec le diiode au fur e à mesure de sa formaion, suivan l équaion : - I + S O 3 I S 4 O 6 ( ) La ransformaion associée es oale e rès rapide. lle régénère les ions I -. Dans un bécher, on verse : Un volume V =1mL d une soluion aqueuse de hiosulfae de poassium K S O 3 (S ) de concenraion molaire C =1mol.L -1. Deux goues d empois d amidon. Une soluion aqueuse d iodure de poassium KI de concenraion molaire C 1 =,75mol.L -1 pour obenir 16mL de soluion. A la dae =s, on ajoue 4mL de soluion de peroxodisulfae de poassium K S O 8 de concenraion molaire C. A la dae 1 =, min l empois d amidon se colore en bleu, Immédiaemen, on ajoue à nouveau un volume V =1mL de soluion S. La coloraion bleue disparai alors e à la dae =5 min elle réapparai. La empéraure rese consane pendan la durée de la manipulaion. 1. La réacion (1) démarre à =, pourquoi la eine bleue ne se manifese--elle qu à 1? BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 1-

13 . La courbe de la figure1 suivane représene la concenraion molaire en ions peroxodisulfae en foncion du emps. a- Prélever, à parir du graphe la concenraion molaire iniiale des ions S O 8 - dans le mélange. Calculer alors C. b- Dresser le ableau d avancemen de la réacion (1) en uilisan l avancemen volumique y. c- Sachan que le emps de demi-réacion es 1/ = 1 min, déerminer l avancemen volumique final y f. d- Monrer que S O 8 - es le réacif limian. Compléer alors l allure de la courbe de [S O 8 - ] =f(). (figure1 de la page4 à compléer e à rendre avec la copie) 3. a- erouver par calcul la valeur de la concenraion molaire de S O 8 - indiqué sur le graphe à l insan 1 b- xpliquer pourquoi la durée de la deuxième appariion de la couleur bleue n es pas le double de la durée 1 de la première appariion de la couleur bleue. 4. a- Donner la définiion de la viesse de réacion. b- ablir la viesse de réacion en foncion de [S O 8 - ]. c- Déerminer cee viesse aux insans = e 1/. Comparer les valeurs obenues. d- Quel faceur cinéique explique cee variaion de viesse de réacion. 5. On refai la même expérience avec une soluion de peroxodisulfae de poassium de concenraion molaire C =,15mol.L -1. ffecuer les calculs nécessaires puis racer l allure de la nouvelle courbe de [S O 8 - ] =f() sur le même graphe.(figure1 ) BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 13-

14 L esseniel du cours 1 ) Noion d équilibre chimique 1-1 ) Avancemen maximale d une réacion : L avancemen maximale d une réacion chimique, noée x max, es la valeur de son avancemen final x f lorsque le réacif limian a disparu enièremen. Déerminaion de x max : c es la valeur de x la plus peie possible pour laquelle au moins l une des quaniés de réacif es nul dans l éa final. n effe si l un des réacifs à disparu la ransformaion chimique s arrêe. 1- ) éacion oale e réacion es limiée Une réacion es oale : Si l avancemen final es égal à l avancemen maximal : x f = x max Une réacion es limiée (n es pas oale) : Si l avancemen final es inférieur à l avancemen maximal : x f < x max. 1-3 ) Le aux d avancemen d une réacion chimique a) Définiion : Le aux d avancemen d une réacion chimique noé τ à un insan es égal au quoien de son avancemen à ce insan par son avancemen maximal τ = x() x max. Le aux d avancemen final es τ f = x f x max b) emarque : Si τ f = 1 La réacion es oale e si < τ f < 1 La réacion es oale 1-4 ) a d équilibre d un sysème chimique : Un sysème es di en éa d équilibre chimique si, en dehors de oue inervenion exérieure, les réacifs e les produis de la réacion son présens dans le sysème e leurs quaniés de maière resen consanes. L équilibre chimique es un équilibre dynamique si les réacions inverses coninuen à évoluer avec la viesse de façon que l une annule l effe de l aure. ) Loi d acion de masse : Condiion d évoluion sponané -1 ) Loi d acion de masse : Pour l équaion chimique a A + b B c C + d D Avec a, b, c, e d son les coefficiens sœchiomériques, on associe la foncion des concenraions noée π e définie par : π() = [ ] c [ ] d C. D a [ A] [ ] b. B A l équilibre dynamique, la foncion π prend une valeur consane noée K (ou π éq.dyn. ) appelée consane d équilibre qui ne dépend que de la empéraure. [ ] c [ ] d C.. D K = π éq.dyn. = éq éq. a [ A] [ ] b éq.. B éq. - ) Condiions d évoluion sponanée : Si π < K, la réacion direce (1) es possible sponanémen. Si π > K, la réacion inverse () es possible sponanémen. Si π = K, on n observe ni la réacion direce ni la réacion inverse : la composiion du sysème ne varie plus, on di que le sysème a aein un éa d équilibre BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 14-

15 3 ) Loi de modéraion : Déplacemen d un équilibre chimique. 3-1 ) Les faceurs dynamiques : Les variables pouvan perurber un sysème en équilibre dynamique, appelés faceurs d équilibre : 3- ) Loi de modéraion : a ) La pression : Si une perurbaion end, à empéraure consane, à augmener la pression d un sysème fermé iniialemen en équilibre dynamique, ce sysème subi la réacion qui end à diminuer la pression ( c es-à-dire qui end à diminuer le nombre de moles oal à l éa gazeux ). Si une perurbaion end, à empéraure consane, à diminuer la pression d un sysème fermé iniialemen en équilibre dynamique, ce sysème subi la réacion qui end à augmener la pression (c es-à-dire end à augmener le nombre de moles oal à l éa gazeux). b ) La molarié d un consiuan : Si une perurbaion end, à empéraure consane, à augmener une molarié dans un sysème iniialemen en équilibre dynamique, le sysème répond par la ransformaion qui end à diminuer cee molarié. Si une perurbaion end, à empéraure consane, à diminuer une molarié dans un sysème iniialemen en équilibre dynamique, le sysème répond par la ransformaion qui end à augmener cee molarié. Dans les deux cas, la réponse du sysème end à modérer ( c es-à-dire réduire ) la variaion de molarié provoquée par la perurbaion à empéraure consane. c ) La empéraure : Si une perurbaion end, sous pression consane, à élever la empéraure d un sysème fermé iniialemen en équilibre dynamique, ce sysème subi la ransformaion endohermique c esà-dire qui end à abaisser la empéraure. Si une perurbaion end, sous pression consane, à abaisser la empéraure d un sysème fermé iniialemen en équilibre dynamique,ce sysème subi la ransformaion exohermique c es-à-dire qui end à élever la empéraure. Dans les deux cas, la réponse du sysème end à modérer ( c es-à-dire réduire ) la variaion de la empéraure provoquée par la perurbaion à pression consane. Généralisaion: «Si, dans un sysème iniialemen en équilibre dynamique, une perurbaion fai varier : - soi la empéraure, à pression consane, pour un sysème fermé ; - soi la pression, à empéraure consane, pour un sysème fermé ; - soi la molarié d une enié chimique à empéraure consane ( le sysème es alors ouver ) ; le sysème subi, en réponse à cee perurbaion, la réacion qui modère la variaion de la empéraure, de la pression ou de la molarié respecivemen, se produi sponanémen». BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 15-

16 TD sciences physiques Loi d acion de masse xercice N 1 : On réalise un mélange refermen 9,g d acide méhanoïque (HCOOH) e 9,g d éhanol (C H 5 OH) avec quelques goues d acide sulfurique. 1- a crire l équaion de la réacion qui se produi. b- Monrer que le mélange es équimolaire. On donne : M(H) = 1g.mol -1 ; M(O) = 16g.mol -1 ; M(C) = 1g.mol -1 - On répari ce mélange en différens échanillons de volume V chacun, qui son placés à la dae = dans un bain-marie à 1 C. A différenes daes, on dose l acide resan dans chaque échanillon par une soluion de soude de concenraion molaire C B =,5mol.L -1. a- Dresser le ableau d avancemen de la réacion d esérificaion. b- xprimer l avancemen x de la réacion en foncion de C B, V B e n ( n éan le nombre de mole d acide iniial dans le volume V d un échanillon e V B es le volume de base ajoué à l équivalence). c- Monrer que le aux d avancemen de la réacion à une dae s écri : τ = n -,5.V B n 3- La courbe ci-conre représene la variaion du aux d avancemen de la réacion en foncion du volume V B de soude τ ajoué à l échanillon. a- Déduire de la courbe e de la relaion de la quesion (-c) la,66 valeur de n. b- Sur quel caracère de la réacion nous renseigne la courbe? Jusifier. 4- a noncer la loi d acion de masse. b- Lorsque l équilibre dynamique es aein V B = 13,mL. Déerminer alors la composiion du mélange dans chaque échanillon. c- n déduire la consane d équilibre K de la réacion. 13, 4 5- A l équilibre on ajoue dans l un des ubes 1-3 mol d acide, 1-3 mol d alcool, 1-3 mol d eau e 1-3 mol d eser. a- Monrer que le sysème n es plus en équilibre e préciser son sens d évoluion. b- Déerminer la composiion molaire du mélange lorsque de nouveau l équilibre s éabli. xercice N : A l origine des daes( = ), on mélange 3 moles d éhanol(ch 3 CH OH) e moles d acide éhanoïque CH 3 CO H en présence de quelques goues d acide sulfurique comme caalyseur. A chaque insan, on déermine la quanié de maière d acide éhanoïque resan dans le mélange. On race ensuie la courbe qui donne la variaion de l avancemen de la réacion au cours du emps. 1- crire l équaion chimique de la réacion qui se produi. - Préciser les caracères de cee réacion. 3- Donner l expression de la loi d acion de masse pour cee réacion sachan que ous les consiuans son dans une même phase. 4- Dresser le ableau descripif d évoluion du sysème. 5- Déerminer la composiion du mélange à l équilibre chimique sachan que la consane d équilibre es égale à Préciser les valeurs de a e b. 7- Calculer le aux d avancemen final de cee réacion à l équilibre chimique. La réacion éudiée es-elle oale ou limiée? 8- On considère un sysème conenan à l éa iniial,6 mol d éhanol ; 4,6 mol d acide éhanoïque ;,95 mol de l eser correspondan e 1,45 mol d eau. a- Quelle es la réacion possible sponanémen dans ce sysème. b- Donner la nouvelle composiion du sysème à l équilibre dynamique. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page b a x(mol) 6 V B(mL) (min)

17 xercice N 3 : A empéraure consane, on mélange un volume V 1 = 8mL d une soluion aqueuse de hiocyanae de poassium ( K + + SCN - ) de concenraion molaire C 1 = mol.l -1 avec un volume V = 8mL d une soluion de chlorure de fer( Fe Cl - ) de concenraion molaire C =.1 - mol.l -1 Le mélange prend une couleur rouge sang due à la formaion d ions hiocyanaofer III Fe(SCN) +. L équaion de la réacion chimique qui a lieu : Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) + 1- a Déerminer la quanié de maière iniiale de chaque réacif. b- Dresser le ableau d évoluion descripif. c- Monrer que Fe 3+ es le réacif limian e déduire x max. - Sachan que l avancemen final de la réacion éudiée vau x f = 1, mol. a- Calculer le aux d avancemen τ f e en déduire que la réacion es limiée. b- Calculer la consane d équilibre K relaive à la réacion éudiée. 3- On ajoue au mélange obenu ml d une soluion de chlorure de feriii de concenraion 1-3 mol.l -1 a- Trouver le sens possible sponanémen. b- Déerminer la composiion du sysème lorsque l équilibre s éabli de nouveau. c- Préciser si la couleur rouge sang es plus foncée ou bien moins foncée que précédemmen. Jusifier xercice N 4 : On éudie la cinéique d esérificaion du méhanol de formule semi - développée : CH 3 -OH par l acide éhanoïque CH 3 COOH. Pour cela, on dispose de 11 ubes à essai, e on réalise dans chacun de ces ubes, à l insan =, un mélange conenan n mole d acide éhanoïque e n mole de buan-1-ol aux quelles on ajoue deux goues d acide sulfurique concenré. On place immédiaemen les ubes dans un bain-marie mainenu à une empéraure de 6 C. Toues les cinq minues, on verse de l eau glacée dans l un des ubes e on dose l acide resen à l aide d une soluion d hydroxyde de sodium de concenraion connue. Ceci perme de racer la courbe donnan les variaions du nombre de moles d eser formé n () en foncion de e correspondan à la figure ci-dessous. 1- Quel son les effes des aces : - L uilisaion de l acide sulfurique concenré? n (mol) - L ajou d eau glacée avan le dosage? - Lorsque l équilibre dynamique es aein, la,9 quanié d alcool esérifié es 3.n mole. n exploian la courbe n (), déduire la valeur de n e celle de la consane d équilibre K. 3- Définir la viesse de la réacion. Déerminer sa valeur en 1 = min. 4- L expérience précédene es refaie dans les mêmes condiions expérimenales, mais à 8 C. Tracer approximaivemen la nouvelle allure de la courbe n () sur le même graphique de la figure.,1 xercice N 5 : On éudie la cinéique de formaion d un eser à parir d acide éhanoïque e de propan-1-ol. On mainien à la empéraure consane T 1 = 4 C, sep erlenmeyer numéroés 1,, 7 conenan chacun un mélange de,5 mol de propan-1-ol. Ces ubes son ous préparés à l insan = e on dose oues les heures l acide resan dans le mélange. 1- a n uilisan les formules semi développées, écrire l équaion de la réacion d esérificaion e nommer l eser formé. b- On dispose d un flacon de propan-1-ol pur. Calculer le volume de ce alcool qu on doi verser dans chacun des sep erlenmeyer? On donne : M(H) = 1g.mol -1 ; M(O) = 16g.mol -1 ; M(C) = 1g.mol -1 ; ρ(propan-1-ol) =,8g.cm -3 c- Dresser le ableau d évoluion de ce sysème. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page (min)

18 d- xprimer la quanié de maière d eser formé dans un erlenmeyer à une dae en foncion de la quanié de maière d acide resan. - Le dosage de l acide resan se fai avec une soluion de soude de concenraion C B = 5 mol.l -1 a- A la dae 1 = 1 min, on dose le conenu de l erlenmeyer n 1, le volume de soude uilisé pour aeindre es V 1 = 56,8 ml. Calculer le nombre de moles d eser formé à la dae 1 considérée. b- Le irage des soluions conenues dans le sep erlenmeyer a permis de racer la courbe de la figure-1-. * Dégager les caracères de l esérificaion que l on peu déduire de la courbe. * Calculer le aux d avancemen final de cee réacion e rerouver l un de ses caracères cié dans la quesion précédene. 3- a xprimer la foncion π des concenraions relaive à la réacion éudiée. Calculer sa valeur à la dae 1. b- Calculer la valeur de cee foncion à la dae = 5 min. Que représene cee valeur pour le sysème éudié? c- Cee valeur sera--elle modifiée si on élève la empéraure à T = 1 C. Jusifier 4- A la dae, on ajoue dans l un des rlenmeyers resans., mol d eau e,3 mol d alcool. a- Calculer la nouvelle valeur de π. b- Prévoir dans quel sens le sysème évolue sponanémen. c- Déerminer la composiion du mélange au nouvel éa d équilibre. On éudie la réacion d esérificaion de l acide méhanoïque (HCOOH) avec le propan-1-ol( CH 3 CH CH OH). Pour cela on mélange 19, ml d acide avec 37,5 ml d alcool e on mainien la empéraure du mélange obenu à une valeur consane ou au long de l expérience. 1- Monrer que le mélange es équimolaire e que le nombre de mole de chacun des deux réacifs es de,5 mole. On donne : * ρ(propan-1-ol) =,8g.cm -3 ; ρ(acide méhanoïque) = 1,g.cm -3. * Les masses molaires : M(propan-1-ol) = 6g.mol-1 ; M(HCOOH) = 46g.mol-1 - crire l équaion de la réacion d esérificaion e donner ses caracères. 3- On prélève un volume V = mldu mélange oues les 5min e après refroidissemen on dose l acide resan avec une soluion de soude (NaOH) de concenraion C B = 1mol.L -1 a- Calculer la quanié de maière d acide n conenu iniialemen dans le volume V. b- Dresser le ableau d avancemen. c- ablir l expression de la quanié de maière d eser dans le volume V à un insan en foncion de n, C B e V B. 4- Les différens dosages on permis de racer la courbe raduisan la variaion du nombre de moles d eser formé au cours du emps (figure-1-). 1,5,166 n ac (mol) a- Déerminer graphiquemen la valeur de l avancemen final x f de la réacion. b- Calculer la valeur de l avancemen maximal x max de la réacion. c- La réacion éudiée es-elle limiée ou oale? BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page x(1-3 mol) 5 fig-1- figure-1- (min) (min)

19 xercice N 6 : Devoir de synhèse N 1 (collège Sadiki A.S :1/13) A la dae = e à une empéraure consane, on inrodui dans un bécher, n 1 =1, mole d acide méhanoïque HCOOH e n =9,.1-3 mole d éhanol C H 5 OH e quelques goues d acide sulfurique concenré. 1- a- crire l équaion de la réacion qui se produi en uilisan les formules semi développées. Donner le nom de l eser formé. b- Quel es le rôle de l acide sulfurique concenré? - a- Dresser le ableau descripif d évoluion du sysème. b- Déduire l avancemen maximal x max de la réacion. c- Sachan que la consane d équilibre de la réacion d esérificaion es K=4, déerminer la composiion finale du sysème chimique. d- Calculer le aux d avancemen final τ f de la réacion. 3- On divise le mélange en 1 volumes égaux, chaque prélèvemen es versé dans un ube à essais. Par la suie, on ferme chaque ube par un bouchon roué muni d un ube effilé. Juse après, à insan choisi comme origine des emps ( =), on plonge ous les ubes dans un bain-marie mainenu à une empéraure égale à 8 C e on sui l évoluion du sysème par des dosages successifs de l acide resan dans les différens ubes dégagés du bain-marie à des insans convenablemen choisis par une soluion aqueuse de soude de concenraion molaire C B =,1mol.L -1. a- Préciser le rôle du ube effilé. b- A un insan 1 le volume de base versé pour aeindre l équivalence acido-basique es V B =1mL. Calculer le nombre de mole d acide dans le mélange. Déduire la composiion du mélange à ce insan( 1 ). c- Le sysème a--il aein l éa d équilibre chimique? 4- Dans une deuxième expérience, on mélange à =min, des quaniés de maière égales(n ) d acide, d alcool, d eser e d eau. a- Déerminer le sens d évoluion sponanée de la réacion. b- Sur le graphe de la figure 1, on a représené deux courbes C 1 e C correspondan à l évoluion au cours du emps des quaniés de maière d acide e d eser. Idenifier C 1 e C. c- Prélever du graphe la composiion iniiale e finale du mélange. d- Calculer la nouvelle valeur du aux d avancemen final τ f de la réacion. Comparer τ f e τf. Conclure. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 19-

20 Loi de modéraion : Déplacemen d un équilibre chimique xercice N 1 : Devoir de conrôle N (L.. piloe Bourguiba A.S :8/9) On éudie à une empéraure T e à une pression P un sysème conenan iniialemen n mol de N O 4. Pour P=1bar e T comprise enret 1 = 5 C e T =45 C N O 4 se dissocie selon l équaion N O 4 NO Une méhode expérimenale perme de déerminer la consane d équilibre K e le aux d avancemen τ, à la empéraure T 1 e à la empéraure T.Les résulas son donnés dans le ableau suivan : T en C 5 45 τ,148,356 K,14,58 1) a) Dresser un ableau décrivan l évoluion du sysème chimique au cours de la réacion de dissociaion de N O 4. b) Déerminer l expression de K en foncion de n, τ e V. Avec V volume du mélange. ) a) noncer la loi de modéraion. b) n uilisan les données du ableau ci-dessus. Déerminer le caracère énergéique de la réacion de synhèse du peroxyde d azoe N O 4. c) Quelle es l influence d une diminuion de pression à empéraure consane sur ce équilibre? Jusifier. 3) Le mélange iniial formé de n =,5 mol de N O 4, évolue pour aeindre un équilibre dynamique à la empéraure T 1.On élève ensuie la empéraure pression consane du mélange obenu à jusqu à la valeur T. Déerminer la composiion molaire du mélange à la empéraure T.n déduire la valeur du volume V du mélange à l équilibre à la empéraure T. xercice N : Devoir de conrôle N (collège Sadiki A.S :1/11) On considère l équilibre schémaisé par l équaion : N O 4 (g) NO (g) N O 4 es un gaz incolore e NO es un gaz jaune brun. Les expériences son réalisées dans un récipien de volume V=1 L. 1- Dans le récipien, iniialemen vide, on inrodui,5 mole de NO à 6 C. a- Calculer la foncion des concenraions π. Déduire le sens d évoluion sponanée de la réacion. b- Commen varie l inensié de la couleur du sysème chimique au cours de la réacion qui se produi. c- Le sysème éan en équilibre dynamique, on le refroidi jusqu à la empéraure 5 C en mainenan la pression consane. La couleur du mélange devien plus claire. Déduire, en le jusifian, le caracère énergéique de la réacion direce ( réacion de dissociaion de N O 4 ). - Dans une deuxième expérience, on inrodui, dans le récipien vide, n =,5 mole de N O 4 à la empéraure de 5 C. A l équilibre dynamique, le récipien renferme,34 mole gazeuze. a- Dresser le ableau d avancemen de la réacion. b- Calculer l avancemen final x f de la réacion, puis déduire la valeur du aux d avancemen final τ f. c- xprimer la consane d équilibre K de la réacion en foncion de n, V e τ f. Calculer K. d- Le sysème éan en équilibre dynamique e à empéraure consane. Fau-il augmener ou diminuer la pression du sysème chimique pour rendre sa couleur plus foncée? Quel es l effe d une augmenaion de pression du mélange sur la valeur de τ f e sur celle de K? BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - -

21 xercice N 3 : Devoir de conrôle N (collège Sadiki A.S :11/1) On considère l équilibre chimique auquel aboui la réacion de formaion du complexe de couleur rouge sang de hiocyanaofer FeSCN + à parir des ions fer III ( Fe 3+ ) e des ions hiocyanae (SCN - ), don l équaion es symbolisée par : (Fe 3+ ) aq + (SCN - ) aq (FeSCN + ) aq. A une empéraure T consane, on réalise à =, un mélange de volume V consan conenan a mol d ions Fe 3+ e b mol d ions SCN -. 1 ) xprimer la consane d équilibre K de la réacion éudiée en foncion de x f, a, b e V. ) dans le cas où le mélange iniial es équimolaire : a- Monrer que le aux d avancemen final vérifie l équaion : τ f + A.τ f + 1 =. Donner l expression de A en foncion de a, V e K e calculer sa valeur. b- Calculer le aux d avancemen final de la réacion, en déduire alors les concenraions des différens consiuans du sysème à l équilibre dynamique. On donne : K=1 à la empéraure T V=,5 L e a=1 - mol. 3 ) le mélange éan en équilibre, on diminue la empéraure du mélange réacionnel, on consae que la couleur rouge sang du mélange s aénue. Préciser, en le jusifian, le caracère énergéique de la réacion éudiée. 4 ) Le sysème chimique es à l équilibre à la empéraure T, Dire en le jusifian, dans quel sens évolue la réacion suie à un ajou : a- D une masse m de chlorure de fer III (FeCl 3 ), sans variaion sensible du volume du sysème. b- De,5 L d une soluion de hiocyanae de sodium (NaSCN) de concenraion molaire C=1-3 mol.l ) L augmenaion de pression, à empéraure consane, a--elle une influence sur l équilibre chimique du sysème? Jusifier la réponse. xercice N 4 : Devoir de conrôle N (collège Sadiki A.S :9/1) Dans une enceine, iniialemen vide, de volume consan V = L, on inrodui,5 mole d ammoniac NH 3 gazeux e 1,5 mole de dioxygène gazeux à la empéraure T 1, on obien un sysème en équilibre chimique schémaisé par l équaion : 4 NH 3 (g) + 5O (g) 4 NO(g) + 6H O (g). 1- A l équilibre, il se forme,6 mole de vapeur d eau. a- Déerminer, en nombre de mole, la composiion du mélange à l équilibre. b- Calcule la valeur de la consane d équilibre K 1. c- Calculer le aux d avancemen final τ f1 de la réacion. - Le sysème chimique éan en équilibre à la empéraure T 1, on le pore à la empéraure T ( T >T 1 ). Un nouvel éa d équilibre s éabli dans lequel le nombre de mole d ammoniac présen es ègal à,mole. a- Déerminer la nouvelle composiion du mélange à l équilibre. b- Que peu-on conclure quan au caracère énergéique de la réacion éudiée. Jusifier la réponse. c- Comparer sans calcul T 1 e T. 3- La empéraure éan mainenue consane e égale à T, quel es l effe d une diminuion de la pression a- sur la valeur de la consane d équilibre? b- sur l équilibre du sysème chimique? xercice N 5 : Dans une enceine de volume consan V = L, on inrodui 1,5 moles de chlorure d hydrogène gazeux e,3 mole de dioxygène gazeux à la empéraure T, La réacion ainsi réalisée es limiée e elle es schémaisée par l équaion : 4 HCl (g) + O (g) Cl (g) + H O (g). 1- A l équilibre chimique, il se forme,16 mole de vapeur d eau. a- Monrer que les nombres de mole de dichlore, de dioxygène e de chlorure d hydrogène présens à l équilibre son respecivemen,16 mole;, mole e 1,18 mole. b- n déduire la valeur de la consane d équilibre K. c- Calculer le aux d avancemen final de la réacion. Ce résula es il en accord avec la naure de la réacion. - On répèe l expérience précédene mais à une empéraure T > T. Un nouvel éa d équilibre s éabli lorsque 17, % du chlorure d hydrogène iniial on éé consommés. BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - 1-

22 a- Déerminer la nouvelle composiion du mélange à l équilibre. b- Calculer la nouvelle valeur de la consane d équilibre K à la empéraure T. c- Que peu-on conclure quan au caracère énergéique de la réacion éudiée. Jusifier la réponse. 3- La empéraure éan mainenue consane, quel es l effe d une augmenaion de la pression c- sur la valeur de la consane d équilibre? d- sur l équilibre du sysème chimique? xercice N 6 : On considère l équilibre schémaisé par l équaion : CO(g) C (gr) + CO (g). Les consanes d équilibre relaives à cee équaion à deux empéraures différenes son : K = 1 4 à T = 5 C e K = 1 à T = 8 C. 1- La empéraure éan fixée à T = 5 C. la réacion inverse es-elle oale où rès limiée? - Quel es le caracère énergéique de la réacion inverse? Jusifier la réponse. 3- La empéraure éan fixée à T = 8 C. A un insan pris comme origine des daes, on prépare un sysème chimique A en mean en conac dans une enceine de volume consan e égale à 4 L, une mole d oxyde de carbone e une mole de dioxyde de carbone. a- Calculer la valeur de la foncion π des concenraions du sysème A. quelle es la réacion qui se produi sponanémen. b- Déerminer la composiion en mol.l-1 du sysème A à l équilibre chimique. n déduire le aux d avancemen final. c - Le sysème A es en équilibre chimique, une variaion de la pression du mélange déplace ce équilibre dans le sens de la réacion inverse. * Cee variaion es elle une augmenaion ou une diminuion de la pression? Jusifier la réponse. * Quelle es l influence de cee variaion de pression sur la consane d équilibre e sur le aux d avancemen final. Jusifier la réponse. xercice N 7 : 1 ) Écrire l'équaion de la réacion de l'acide éhanoïque CH 3 COOH avec l'eau. ) A la empéraure 5 C, on dissou,1 mol de ce acide dans 1, L d'eau pur, le ph de la soluion obenue es 3,4. a- Calculer la concenraion molaire C de la soluion d acide éhanoïque. b- Dresser le ableau descripif d évoluion de ce sysème chimique en uilisan l avancemen volumique. c- n déduire les concenraions dans l'éa final [H 3 O + ] f, [CH 3 COOH] f e [CH 3 COO ] f. 3 ) Monrer que le aux d avancemen final de cee réacion s écri sous la forme τ f = 1-pH. Calculer sa C valeur. 4 ) xprimer la consane K d équilibre en foncion de C e τ f. Calculer sa valeur. 5 ) On dilue dix fois la soluion d acide éhanoïque précédene, on rouve que son ph es égal à 3,9. n uilisan la loi de modéraion peu on prévoir l effe de la diluion sur l ionisaion de l acide? si non commen peu on répondre à cee quesion? BL ABI Abdelmajid Cahier de sciences physiques Page - -