L étude quantitative de. l état d équilibre. Exercice 13.1 p (A) Si l ion OH est le plus abondant.

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1 L étude quantitative de p. 381 Exercice 13.1 p (A) Si l ion OH est le plus abondant. (B) Si le papier tournesol se colore en bleu. Chapitre (A) Lorsque le ph varie de 3 unités, la concentration des ions H + et OH change d un facteur de (A) Si la valeur du ph est inférieure à 7. (B) Si l ion H + est le moins abondant. (C) Si le papier tournesol se colore en rouge. 4. a) ph = log[h + ] = log[3, ] = 4,5 b) ph = log[h + ] = log[2, ] = 5,6 c) poh = log[oh ] = log[0, ] = 3,3 ph = 14 poh = 14 3,3 = 10,3 d) poh = log[oh ] = log[1, ] = 4,7 ph = 14 poh = 14 4,7 = 9,3 5. a) poh = log[oh ] = log[3, ] = 1,4 ph = 14 poh = 14 1,4 = 12,6 b) poh = log[oh ] = log[2, ] = 3,6 ph = 14 poh = 14 3,6 = 10,4 c) ph = log[h + ] = log[0, ] = 5,1 d) e) f) g) ph = 14 poh = 14 2,8 = 11,2 1

2 6. a) ph = log[h + ] 2,3 = log[h + ] [H + ] = 5, mol/l [H + ] [OH ] = 1, [OH ] = 1, [H + ] = 1, , = 2, mol/l b) c i V i = c f V f 5, mol/l 18 ml = c f 250 ml c f = 3, mol/l ph = log[h + ] = log[3, ] = 3,4 7. a) ph = log[h + ] 6,5 = log[h+] [H + ] = 3, mol/l b) ph = log[h + ] 7,2 = log[h + ] [H + ] = 6, mol/l c) poh = log[oh ] 11,7 = log[oh ] [OH ] = 2, mol/l [H + ] [OH ] = 1, [H + ] = 1, [OH ] = 1, , = 5, mol/l d) poh = log[oh ] 3,5 = log[oh ] [OH ] = 3, mol/l [H + ] [OH ] = 1, [H + ] = 1, [OH ] = 1, , = 3, mol/l e) ph = log[h + ] 8 = log[h + ] [H + ] = 1, mol/l 8. (D) faiblement acide 9. À ph 4: ph = log[h + ] À ph 2: ph = log[h + ] 4 = log[h + ] 2 = log[h + ] [H + ] = 1, mol/l [H + ] = 1, mol/l plus acide 10. (B) La solution est acide. 2 IMPACT

3 Exercice 13.2 p Initiale 3,0 mol/l 0,0 mol/l 0,0 mol/l Réaction 2,0 mol/l +2,0 mol/l +2,0 mol/l Équilibre 1,0 mol/l 2,0 mol/l 2,0 mol/l [PCl 5 ] = 1,0 mol/l [PCl 3 ] = 2,0 mol/l [Cl 2 ] = 2,0 mol/l 2. Initiale 0,165 mol/l 0,0955 mol/l 0,210 mol/l Réaction 0,030 mol/l +0,030 mol/l +0,030 mol/l Équilibre 0,135 mol/l 0,126 mol/l 0,240 mol/l [SbCl 3 ] = 0,126 mol/l [Cl 2 ] = 0,2400 mol/l 3. Initiale 1,0 mol/l 0,40 mol/l 0,0 mol/l 0,0 mol/l Réaction 0,80 mol/l 0,20 mol/l +0,40 mol/l +0,40 mol/l Équilibre 0,20 mol/l 0,20 mol/l 0,40 mol/l 0,40 mol/l [HCl] = 0,20 mol/l [O 2 ] = 0,20 mol/l [Cl 2 ] = 0,40 mol/l [H 2 O] = 0,40 mol/l 3

4 4. Initiale 0,1000 mol/l 0,0000 mol/l 0,0000 mol/l Réaction 0,0015 mol/l +0,0015 mol/l +0,0015 mol/l Équilibre 0,0985 mol/l 0,0015 mol/l 0,0015 mol/l [CH 3 COOH] = 0,099 mol/l [CH 3 COO ] = 0,0015 mol/l [H + ] = 0,0015 mol/l 5. ph = log[h + ] 2,6 = log[h + ] [H + ] =0,0025 mol/l Initiale 0,0100 mol/l 0,0000 mol/l 0,0000 mol/l Réaction 0,0025 mol/l +0,0025 mol/l +0,0025 mol/l Équilibre 0,0075 mol/l 0,0025 mol/l 0,0025 mol/l [HF] = 0,0075 mol/l [F ] = 0,0025 mol/l [H + ] = 0,0025 mol/l Exercice 13.3 p a) f) b) K c = [CO 2 ][H 2 O] g) K c = [NH 3 ] 2 [CO 2 ] c) d) e) h) K c = [O 2 ] i) j) 4 IMPACT

5 2. a) Réactifs parce que la valeur de la constante d équilibre est inférieure à 1. b) Produits parce que la valeur de la constante d équilibre est supérieure à 1. c) Réactifs parce que la valeur de la constante d équilibre est inférieure à 1. d) Réactifs parce que la valeur de la constante d équilibre est inférieure à 1. e) Produits parce que la valeur de la constante d équilibre est supérieure à (B) Quand une réaction chimique est en état d équilibre, les deux vitesses de la réaction directe et de la réaction inverse sont égales. (D) Quand une réaction chimique réversible est en équilibre, aucun changement apparent ne se produit. 4. Petite. La constante étant très élevée, les produits sont fortement favorisés. 5. (C) N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) K c = 0,87 6. a) 3) b) 4) c) 2). d) 1) La constante étant près de 1, les réactions directe et inverse sont également favorisées. 7. (A) plus petite. Selon le principe de Le Châtelier, une augmentation de la température favorise la réaction endothermique (la réaction inverse dans ce cas), donc une diminution de la constante d équilibre aura lieu. 8. Qu une augmentation de la température provoque une augmentation de la constante d équilibre. La réaction est endothermique. Une augmentation de la température a favorisé les produits (réaction directe), donc la réaction est endothermique. Exercice 13.4 p Initiale 0,500 mol/l 0,0000 mol/l 0,0000 mol/l Réaction 0,046 mol/l +0,046 mol/l +0,046 mol/l Équilibre 0,454 mol/l 0,046 mol/l 0,046 mol/l 5

6 2. Initiale 0,500 mol/l 0,500 mol/l 0,00 mol/l Réaction 0,390 mol/l 0,390 mol/l +0,780 mol/l Équilibre 0,110 mol/l 0,110 mol/l 0,780 mol/l 3. Équilibre x mol/l 4x mol/l 0,0010 mol/l [CO] = 4x = 4 2, = 0,012 mol/l Remarque: La concentration de Ni (s) n intervient pas dans le calcul étant donné qu il s agit d un solide. 4. Initiale 2,0 mol/l solide 0,0 mol/l Réaction x mol/l solide +x mol/l Équilibre 2,0 x mol/l solide x mol/l x = 9,40 (2,0 x) x = 18,8 9,40x 10,40x = 18,8 masse de CS 2 = 1,81 mol/l 76 g/mol 5,00 L = 688 g 6 IMPACT

7 5. Initiale 0,000 mol/l 0,433 mol/l 0,220 mol/l Réaction +2x mol/l x mol/l x mol/l Équilibre 2x mol/l 0,433 x mol/l 0,220 x mol/l 0,0953 0,653x + x 2 = 0,44 x 2 0,56x 2 0,653x + 0,0953 = 0 Il faut rejeter la valeur de 0,995 étant donné qu elle est plus grande que la concentration initiale. [ICl] = 2(0,171) = 0,34 mol/l [I 2 ] = 0,433 0,171 = 0,26 mol/l [Cl 2 ] = 0,220 0,171 = 0,049 mol/l 6. a) Gauche (réaction inverse) Une augmentation de température à pour effet de favoriser la réaction endothermique dans ce cas, la réaction inverse. b) Gauche (réaction inverse) Une augmentation du volume a pour effet de diminuer la pression. Une diminution de pression favorise la plus grande quantité de gaz (le côté qui possède le plus grand nombre de molécule de gaz dans l équation chimique). c) Droite (réaction directe) Lorsqu on enlève un produit, la réaction favorise le côté de l équation chimique de ce produit afin de compenser et de revenir à l équilibre. d) Aucun changement L ajout d un solide ou d un liquide ne modifie en rien l équilibre, il ne fait qu augmenter la surface de contact provoquant une augmentation des vitesses directe et inverse. 7

8 Exercice 13.5 p [H + ] [OH - ] ph poh 1, , , , , , , , ,3 4,7 1, , ph = log[h + ] 8,15 = log[h + ] [H + ] = 7, mol/l [H + ] [O ] = 1, [OH ] = 1, [H + ] = 1, , = 1, mol/l 3. [OH ] = 1, mol/l [H + ] =1, mol/l 4. Non. (même concentration que l eau pure) 5. [H + ] = 1, [OH ] = 1, , = 1, mol/l Exercice 13.6 p Un indicateur acido-basique a) ph = 7,0. Au point d équivalence le ph est de 7,0 parce qu à ce point il y a autant d ions que d ions. b) 8 IMPACT

9 c) ph après addition de 10,0 ml de KOH 0,0100 mol/l Quantité de H + initiale = 0,0150 L 0,0200 mol/l = 0, mole Quantité de OH ajoutée = 0,0100 L 0,0100 mol/l = 0, mole Quantité de H + en excès = 0, mole 0, mole = 0, mole ph = log [0,008] = 2,10 d) ph après addition de 35,0 ml de KOH 0,0100 mol/l Quantité de H + initiale = 0,0150 L 0,0200 mol/l = 0, mole Quantité de OH ajoutée = 0,0350 L 0,0100 mol/l = 0, mole Quantité de OH en excès = 0, mole 0, mole = 0, mole poh = log [0,0010] = 3,0 ph = 14,0 poh = 11,0 4. Ba(OH) 2 Ba OH x M 2x M HCl H + + Cl 0,50 M 0,50 M c H +V H + = c OH V OH 0,50 M 8,0 ml = 2x M 40,0 ml x = 0,050 M [Ba(OH) 2 ] = 0,050 M 5. 0,0040 M 0,0080 M LiOH Li + + OH x M x M c H +V H + = c OH V OH 0,0080 M 20,0 ml = x M 70,0 ml x = 2, M [LiOH] = 2, M 9

10 6. x M 3x M Ba(OH) 2 Ba OH 0,200 M 0,400 M c H +V H + = c OH V OH 3x M 250 ml = 0,400 M 100 ml x = 5, M [H 3 PO 4 ] = 5, M Exercice 13.7 p a) b) c) d) e) 2. a) b) c) d) e) 3. Plus faible 4. Le HNO 2 parce que sa constante d acidité est plus grande, la dissociation ionique est donc plus importante. 5. Le HF, parce que sa constante d acidité est plus grande, ce qui entraîne une grande production de H + et un petit ph. 10 IMPACT

11 Exercice 13.8 p Initiale 0,100 mol/l 0,000 mol/l 0,000 mol/l Réaction x mol/l +x mol/l +x mol/l Équilibre 0,100 x mol/l x mol/l x mol/l x 2 = 1, , x x 2 + 1, , = 0 On rejette la valeur négative. [H + ] = 4, mol/l 2. Initiale 0,0200 mol/l 0,0000 mol/l 0,0000 mol/l Réaction x mol/l +x mol/l +x mol/l Équilibre 0,0200 x mol/l x mol/l x mol/l x 2 = 5, , x x 2 + 2, , = 0 On rejette la valeur négative. [H + ] = 2, mol/l 2 e méthode (lorsque K a est 1,0 10 5, on peut négliger l ionisation) Étant donné que K a est très petit on peut estimer que x = 0 comparativement à 0,0200 mol/l; donc, [HClO] = 0,0200 x 0,0200 mol/l x 2 = 5, x 2 = 2,

12 3. Équilibre 1, mol/l 8, mol/l 0,499 mol/l 4. Initiale 0,10 mol/l 0,00 mol/l 0,00 mol/l Réaction 1, mol/l +1, mol/l +1, mol/l Équilibre 0,0999 mol/l 1, mol/l 1, mol/l 5. Initiale 0,10 mol/l 0,00 mol/l 0,00 mol/l Réaction 1, mol/l +1, mol/l +1, mol/l Équilibre 0,09 mol/l 1, mol/l 1, mol/l L acide le plus fort est le HCl0, K a = 1, comparativement à 1, pour le HCH 3 COO. 6. Initiale 0,050 mol/l 0,00 mol/l 0,00 mol/l Réaction 1, mol/l +1, mol/l +1, mol/l Équilibre 0,04999 mol/l 1, mol/l 1, mol/l [H + ] = 1, mol/l ph = log[h + ] = log(1, ) ph = 5,0 7. Pourcentage d ionisation = = = 5,0 % 12 IMPACT

13 8. Initiale 0,85 mol/l 0,00 mol/l 0,00 mol/l Réaction x mol/l +x mol/l +x mol/l Équilibre 0,85 x mol/l x mol/l x mol/l x 2 = 1, , x x 2 + 1, x 1, = 0 On rejette la valeur négative. [H + ] = 3, mol/l 9. Initiale 5, mol/l 0,00 mol/l 0,00 mol/l Réaction 1, mol/l +1, mol/l +1, mol/l Équilibre 4, mol/l 1, mol/l 1, mol/l 10. (A) HNO 3 K a = 5, Parce qu il a le K a le plus élevé et plus le K a est plus l acide est fort. Exercice 13.9 p a) b) K ps = [K + ][Cl ] c) d) K ps = [Ca 2+ ][F ] 2 e) K ps = [Li + ][Br ] f) K ps = [Al 3+ ] 2 [S 2 ] 3 13

14 g) K ps = [Ca 2+ ][OH ] 2 h) i) K ps = [Bi 3+ ] 2 [S 2 ] 3 j) K ps = [Fe 3+ ][OH ] ,22 g de K 2 20,0 ml de solution x 1000,0 ml de solution x = 111 g de K 2 dans 1000 ml 174 g de K 2 1 mol de K g de K 2 x mol de K 2 x = 0,64 mol de K 2 dans 1,0 litre de solution solide 1,28 mol/l 0,64 mol/l 3. 0,94 g de Al(OH) 3 100,0 ml de solution x 1000,0 ml de solution x = 9,4 g de Al(OH) 3 dans 1000 ml 78 g de Al(OH) 3 1 mol de de Al(OH) 3 9,4 g de Al(OH) 3 x mol de Al(OH) 3 x = 0,12 mol de Al(OH) 3 dans 1,0 litre de solution solide 0,12 mol/l 0,36 mol/l K ps = [Al 3+ ][OH ] 3 = [0,12][0,36] 3 = 5, ,7 g de (NH 4 ) 2 150,0 ml de solution x 1000,0 ml de solution x = 298 g de (NH 4 ) 2 dans 1000 ml 132 g de (NH 4 ) 2 1 mol de (NH 4 ) g de (NH 4 ) 2 x mol de (NH 4 ) 2 x = 2,26 mol de (NH 4 ) 2 dans 1,0 litre de solution solide 4,52 mol/l 2,26 mol/l 14 IMPACT

15 5. solide x mol/l x mol/l x 2 = 2, x = 1, mol/l [Cd 2+ ] = 1, mol/l 6. Volume final = 100 ml = 0,100 L solide 3, mol/l 7, mol/l K ps = [Ca +2 ][F ] 2 = [3, ][7, ] 2 = 2, Non. K ps = 2, < 1, ,076 g de Pb 2,0 L de solution 303 g de Pb 1 mol de Pb x 1,0 L de solution 0,038 g de Pb x mol de Pb x = 0,038 g de Pb dans 1000 ml x = 1, mol de Pb dans 1,0 litre de solution solide 1, mol 1, mol/l 8. x mol/l x mol/l x mol/l K ps = [Ag + ][Br ] = [x][x] = x 2 = x = 7, mol/l Solubilité = 7, mol/l 187,78 g/mol = 1, g/l ou 1, g/100 ml 15

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