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14 • Équilibres chimiques
et les pressions partielles leurs sont numériquement égales, puisque la pression totale est 1 bar :
p PCl5 ϭ 0,10 bar
p PCl3 ϭ 0,31 bar
p PCl2 ϭ 0,59 bar
Le volume occupé par le mélange est :
On trouve que dans ces conditions, la pression partielle de PCl 5 est plus petite que dans la
première expérience, où elle était égale à 0,12 bar. Cette constatation peut, à première vue,
paraître contradictoire avec la prévision faite plus haut que la présence de dichlore dans l’état
initial doit contrarier la dissociation de PCl 5 : puisque la quantité initiale de PCl 5 est la même
dans les deux cas, s’il en reste plus sa pression partielle devrait être plus grande. Comment
répondre à cette objection ?
Les deux pressions partielles qui ont été calculées ne sont pas représentatives des quantités de
PCl 5 , n PCl5 . En effet, elles sont égales à p T (n PCl5 /n T ) et n T n’a pas la même valeur dans les deux
équilibres, en raison de l’addition de dichlore en plus dans la dernière expérience.
Pour vérifier que PCl 5 est moins dissocié dans le deuxième cas, il faut comparer les deux coefficients de dissociation ␣.
• 1 re expérience (Question a) : Dans l’état initial n 0 ϭ 1,5 mol de PCl 5 se trouve sous la pression
de 1 bar, et à l’équilibre n éq mol se trouve sous la pression partielle de 0,12 bar ; on peut donc
écrire :
d’où n éq ϭ 0,18 mol
et
• 2 e expérience (Question c) : n éq ϭ 0,37 et ␣ ϭ 0,75
On vérifie donc bien que la présence d’une quantité additionnelle de dichlore fait diminuer le
taux de dissociation de PCl 5 .
La valeur de ␣ calculée dans la question b) ne peut pas être comparée aux deux valeurs précédentes, les conditions étant différentes.
Exercice 14.18
On introduit 0,20 mol de chlorure de sulfuryle SO 2 Cl 2 gazeux dans un réacteur de 5 litres qui contient déjà une certaine quantité de dioxyde de soufre
SO 2 , et dans lequel la température est 375 K. La pression initiale est 1,60 bar.
Il se produit la réaction SO 2 Cl 2 (g) ϭ SO 2 (g) ϩ Cl 2 (g), la pression augmente
et se stabilise à 2,40 bar.
a) Quelle est la fraction de SO 2 Cl 2 qui a été consommée par la réaction ?
b) Quelle est la constante d’équilibre de la réaction ?
c) En quoi l’état d’équilibre final diffère-t-il si le réacteur ne contient pas de
SO 2 dès le début ?
Solution
Analysons méthodiquement le problème [cf. Introduction] avant d’entreprendre tout calcul :
V
nRT
P
---------3,63 mol 8,314 JK
–1 mol
–1 523 K
×
10
5 Pa
------------------------------------------------------------ -
×
155,7 L
=
=
=
n 0
n éq
------ -
p 0
p éq
------ -
1
0,12
--------- -
=
=
α
1,5 0,18
–
1,5
----------------------- -
0,88
=
=
14 • Équilibres chimiques
et les pressions partielles leurs sont numériquement égales, puisque la pression totale est 1 bar :
p PCl5 ϭ 0,10 bar
p PCl3 ϭ 0,31 bar
p PCl2 ϭ 0,59 bar
Le volume occupé par le mélange est :
On trouve que dans ces conditions, la pression partielle de PCl 5 est plus petite que dans la
première expérience, où elle était égale à 0,12 bar. Cette constatation peut, à première vue,
paraître contradictoire avec la prévision faite plus haut que la présence de dichlore dans l’état
initial doit contrarier la dissociation de PCl 5 : puisque la quantité initiale de PCl 5 est la même
dans les deux cas, s’il en reste plus sa pression partielle devrait être plus grande. Comment
répondre à cette objection ?
Les deux pressions partielles qui ont été calculées ne sont pas représentatives des quantités de
PCl 5 , n PCl5 . En effet, elles sont égales à p T (n PCl5 /n T ) et n T n’a pas la même valeur dans les deux
équilibres, en raison de l’addition de dichlore en plus dans la dernière expérience.
Pour vérifier que PCl 5 est moins dissocié dans le deuxième cas, il faut comparer les deux coefficients de dissociation ␣.
• 1 re expérience (Question a) : Dans l’état initial n 0 ϭ 1,5 mol de PCl 5 se trouve sous la pression
de 1 bar, et à l’équilibre n éq mol se trouve sous la pression partielle de 0,12 bar ; on peut donc
écrire :
d’où n éq ϭ 0,18 mol
et
• 2 e expérience (Question c) : n éq ϭ 0,37 et ␣ ϭ 0,75
On vérifie donc bien que la présence d’une quantité additionnelle de dichlore fait diminuer le
taux de dissociation de PCl 5 .
La valeur de ␣ calculée dans la question b) ne peut pas être comparée aux deux valeurs précédentes, les conditions étant différentes.
Exercice 14.18
On introduit 0,20 mol de chlorure de sulfuryle SO 2 Cl 2 gazeux dans un réacteur de 5 litres qui contient déjà une certaine quantité de dioxyde de soufre
SO 2 , et dans lequel la température est 375 K. La pression initiale est 1,60 bar.
Il se produit la réaction SO 2 Cl 2 (g) ϭ SO 2 (g) ϩ Cl 2 (g), la pression augmente
et se stabilise à 2,40 bar.
a) Quelle est la fraction de SO 2 Cl 2 qui a été consommée par la réaction ?
b) Quelle est la constante d’équilibre de la réaction ?
c) En quoi l’état d’équilibre final diffère-t-il si le réacteur ne contient pas de
SO 2 dès le début ?
Solution
Analysons méthodiquement le problème [cf. Introduction] avant d’entreprendre tout calcul :
V
nRT
P
---------3,63 mol 8,314 JK
–1 mol
–1 523 K
×
10
5 Pa
------------------------------------------------------------ -
×
155,7 L
=
=
=
n 0
n éq
------ -
p 0
p éq
------ -
1
0,12
--------- -
=
=
α
1,5 0,18
–
1,5
----------------------- -
0,88
=
=