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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 40 — #48
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
Déplacement de la position d’équilibre
Considérons un équilibre chimique établi, de constante d’équilibre K ◦ . Si la valeur d’une
activité à l’équilibre est modifiée (par exemple par ajout de matière au système, ou par modification de la pression totale p de la phase gaz) à température constante, une des deux
évolutions (directe ou inverse) a lieu et un nouvel état d’équilibre s’établit avec le temps.
Les activités s’ajustent jusqu’à ce que le quotient de réaction redevienne égal à la constante
d’équilibre K ◦ , la constante d’équilibre demeurant inchangée. On dit alors que l’équilibre
se déplace. Il est possible de déplacer un équilibre à composition et pression constantes par
action sur la température. Comme la constante d’équilibre K ◦ dépend de la température T ,
en modifiant la température T on modifie la constante d’équilibre K ◦ .
Considérons un équilibre établi à la température T 1 , le quotient de réaction est confondu avec
la constante d’équilibre K ◦ (T 1 ). On modifie la température jusqu’à atteindre T 2 : la constante
d’équilibre prend alors la valeur K ◦ (T 2 ) a priori différente de K ◦ (T 1 ). Le quotient de réaction n’étant plus égal à cette nouvelle constante d’équilibre, le système évolue, les activités
s’ajustent jusqu’à ce que le quotient réactionnel devienne égal à la nouvelle constante d’équilibre K ◦ (T 2 ). Ces notions seront revues en deuxième année.
Déplacements d’équilibre
On porte à 100 °C une solution aqueuse (volume total égal à V 0 = 0,50 L) contenant initialement une concentration en éthanoate d’éthyle égale à c 0 = 0,81 mol·L −1 . Lorsque l’équilibre s’établit, sa concentration n’est plus que de 0,046 mol·L −1 .
1. Calculer la constante d’équilibre K ◦ à 100 °C pour la réaction dont le bilan s’écrit :
CH 3 COOCH 3 (aq) + H 2 O
=
CH 3 COOH (aq) + C 2 H 5 OH (aq).
2. On ajoute sans variation de volume n 0 = 0,50 mol d’éthanoate d’éthyle dans le système
à l’équilibre. Que se passe-t-il ? La position de l’équilibre est-elle déplacée ?
3. On ajoute sans variation de volume n 0 = 0,50 mol d’éthanol dans le système à l’équilibre.
Que se passe-t-il ? La position de l’équilibre est-elle déplacée ?
Réponse :
1. La constante d’équilibre K ◦ à 100 °C est donnée par :
K ◦ =
[CH 3 COOH] eq [C 2 H 5 OH] eq
[CH 3 COOCH 3 ] eq c ◦
=
[CH 3 COOH] eq [C 2 H 5 OH] eq
[CH 3 COOCH 3 ] eq
en exprimant les concentrations en mol·L −1 et en omettant l’écriture de c ◦ . Le tableau
d’avancement volumique prend la forme :
CH 3 COOCH 3 (aq) + H 2 O
= CH 3 COOH (aq) + C 2 H 5 OH (aq)
EI c 0
solvant
0
0
EF c 0 − x
solvant
x
x
Exercice résolu
40
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CHAPITRE 1 – TRANSFORMATION DE LA MATIÈRE
Déplacement de la position d’équilibre
Considérons un équilibre chimique établi, de constante d’équilibre K ◦ . Si la valeur d’une
activité à l’équilibre est modifiée (par exemple par ajout de matière au système, ou par modification de la pression totale p de la phase gaz) à température constante, une des deux
évolutions (directe ou inverse) a lieu et un nouvel état d’équilibre s’établit avec le temps.
Les activités s’ajustent jusqu’à ce que le quotient de réaction redevienne égal à la constante
d’équilibre K ◦ , la constante d’équilibre demeurant inchangée. On dit alors que l’équilibre
se déplace. Il est possible de déplacer un équilibre à composition et pression constantes par
action sur la température. Comme la constante d’équilibre K ◦ dépend de la température T ,
en modifiant la température T on modifie la constante d’équilibre K ◦ .
Considérons un équilibre établi à la température T 1 , le quotient de réaction est confondu avec
la constante d’équilibre K ◦ (T 1 ). On modifie la température jusqu’à atteindre T 2 : la constante
d’équilibre prend alors la valeur K ◦ (T 2 ) a priori différente de K ◦ (T 1 ). Le quotient de réaction n’étant plus égal à cette nouvelle constante d’équilibre, le système évolue, les activités
s’ajustent jusqu’à ce que le quotient réactionnel devienne égal à la nouvelle constante d’équilibre K ◦ (T 2 ). Ces notions seront revues en deuxième année.
Déplacements d’équilibre
On porte à 100 °C une solution aqueuse (volume total égal à V 0 = 0,50 L) contenant initialement une concentration en éthanoate d’éthyle égale à c 0 = 0,81 mol·L −1 . Lorsque l’équilibre s’établit, sa concentration n’est plus que de 0,046 mol·L −1 .
1. Calculer la constante d’équilibre K ◦ à 100 °C pour la réaction dont le bilan s’écrit :
CH 3 COOCH 3 (aq) + H 2 O
=
CH 3 COOH (aq) + C 2 H 5 OH (aq).
2. On ajoute sans variation de volume n 0 = 0,50 mol d’éthanoate d’éthyle dans le système
à l’équilibre. Que se passe-t-il ? La position de l’équilibre est-elle déplacée ?
3. On ajoute sans variation de volume n 0 = 0,50 mol d’éthanol dans le système à l’équilibre.
Que se passe-t-il ? La position de l’équilibre est-elle déplacée ?
Réponse :
1. La constante d’équilibre K ◦ à 100 °C est donnée par :
K ◦ =
[CH 3 COOH] eq [C 2 H 5 OH] eq
[CH 3 COOCH 3 ] eq c ◦
=
[CH 3 COOH] eq [C 2 H 5 OH] eq
[CH 3 COOCH 3 ] eq
en exprimant les concentrations en mol·L −1 et en omettant l’écriture de c ◦ . Le tableau
d’avancement volumique prend la forme :
CH 3 COOCH 3 (aq) + H 2 O
= CH 3 COOH (aq) + C 2 H 5 OH (aq)
EI c 0
solvant
0
0
EF c 0 − x
solvant
x
x
Exercice résolu
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