BON TRAVAIL ! J

Texte intégral

(1)5e Chimie 1h. Mme Fasbinder. TRAVAIL DE CHIMIE DURANT LE CONFINEMENT. Bonjour à tous et à toutes. Voici une deuxième activité de « découverte/dépassement » que vous pouvez réaliser pour le cours de chimie. Ce dossier permet d’introduire la notion de « constante d’équilibre » que nous devons aborder ensemble dans le dernier chapitre, en 5e. Dans un premier temps, je vous invite à lire attentivement la théorie. Ensuite, vous pouvez vous essayer aux quelques exercices proposés. Remarque : Si cette matière doit être utilisée l’année prochaine dans le cadre du cours de chimie, elle sera considérée comme « non vue » et réexpliquée, puisque nous n’avons pas eu le temps de la voir ensemble au cours. Si vous avez des questions, besoin d’explications supplémentaires, rencontré des problèmes pour télécharger/lire les fichiers, … Vous pouvez toujours me contacter à l’adresse suivante : elodie.fasbinder@flone.be . Envoyez-moi un mail à cette adresse pour recevoir le correctif. J’espère que vous et vos familles allez toujours bien, prenez soin de vous. Mme Fasbinder. BON TRAVAIL ! J. 1.

(2) 5e Chimie 1h. Mme Fasbinder. I.. LA CONSTANTE D’ÉQUILIBRE, THÉORIE. La constante d’équilibre est une valeur permettant de quantifier les quantités de produits obtenus et de réactifs restants lors d’un état d’équilibre.. FORMULE Suite à de nombreuses expériences réalisées sur des réactions incomplètes, deux scientifiques ont trouvé par tâtonnement (essais-erreurs) cette loi empirique :. 𝒂𝑨+𝒃𝑩⇄𝒚𝒀+𝒛𝒁. avec a,b,y,z comme coefficients stœchiométriques. [𝒀]𝒚 . [𝒁]𝒛 𝑲𝒄 = [𝑨]𝒂 . [𝑩]𝒃 (On constate que les produits sont au numérateur et les réactifs au dénominateur.). -. Kc = « Constante d’équilibre » (dépend des concentrations à l’équilibre. ⚠) : constante/chiffre. spécifique pour chaque réaction ; elle ne dépend que de la température (table de Kc à température donnée).. -. [A] = signifie « concentration à l’équilibre » (c’est à dire, concentration à la fin de la réaction) du composé A, en mol/L.. -. CA = signifie « concentration initiale du composé A », en mol/L.. -. L’unité de KC : Elle dépend des coefficients stœchiométriques, donc par convention, on ne l’indique pas.. -. Les composés solides : Dans l’expression du KC, ON N’INDIQUE PAS LES COMPOSÉS SOLIDES car ils n’ont pas de concentration mais une masse volumique. La masse volumique (𝜌) étant une constante, la valeur du Kc en tiendra compte. 2.

(3) 5e Chimie 1h. Mme Fasbinder -. Par rapport à la valeur du KC : o Si elle est GRANDE : ↪ Le numérateur (produits) est grand, et le dénominateur (réactifs) est petit. ↪ À l’état d’équilibre, il y a beaucoup de produits et il reste peu de réactifs. ↪ On dira que le degré d’avancement de la réaction est grand. o Si elle est PETITE : ↪ Le numérateur (produits) est petit, et le dénominateur (réactifs) est grand. ↪ À l’état d’équilibre, il y a peu de produits et il reste beaucoup de réactifs. ↪ On dira que le degré d’avancement de la réaction est petit.. -. Si la valeur du Kc est supérieure à 103 : On néglige les réactifs qui n’auraient pas réagi. On considère donc que la réaction est complète (⟶).. QUELQUES EXEMPLES ÉQUATION CHIMIQUE. FORMULE DU KC CORRESPONDANT. CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O(g). 𝑲𝒄 =. [𝑵𝑶]𝟐 𝑲𝒄 = [𝑵𝟐 ] . [𝑶𝟐 ]. N2(g) + O2(g) ⇌ 2 NO(g) C(s) + 2 H2O(g) ⇌ CO2(g) + 2 H2(g). 𝑲𝒄 =. 3 Fe(s) + 4 H2O(g) ⇌ Fe3O4(s) + 4 H2(g) K2SO4(s) ⇌ 2 K+(aq) + SO4 2-(aq). [𝑪𝑶] . [𝑯𝟐 𝑶] [𝑪𝑶𝟐 ] . [𝑯𝟐 ]. [𝑪𝑶𝟐 ] . [𝑯𝟐 ]𝟐 [𝑯𝟐 𝑶]𝟐. 𝑲𝒄 = 𝑲𝒄 =. [𝑯𝟐 ]𝟒 [𝑯𝟐 𝑶]𝟒. [𝑲! ]𝟐 .[𝑺𝑶𝟒 𝟐% ] 𝟏. = [𝑲, ]𝟐 . [𝑺𝑶𝟒 𝟐- ]. 3.

(4) 5e Chimie 1h. Mme Fasbinder. II.. LA CONSTANTE D’ÉQUILIBRE, EXERCICES. 1. Voici 5 équations et les valeurs des constantes d’équilibre correspondantes : Kc 1. HCl + H2O ⇄ H3O+ + Cl-. 105. 2. HClO3 + H2O ⇄ H3O+ + ClO3 -. 10-1. 3. HCN + H2O ⇄ H3O+ + CN-. 10-11. 4. HBr + H2O ⇄ H3O+ + Br-. 107. 5. HOCl + H2O ⇄ H3O+ + OCl-. 10-7. a) Quelles équations peuvent correspondre à des réactions complètes ? Justifier précisément. b) Quelle réaction forme le moins de produits ? Justifier précisément.. 2. Écrire l'expression correcte des constantes d'équilibre pour les systèmes suivants (attention, pondérer les équations au préalable !) : a) N2O4 (g). ⇄. b) N2 (g) +. H2 (g). NO2 (g). ⇄. NH3 (g). c) Le carbonate de calcium à l’état solide se décompose partiellement en une poudre d’oxyde de calcium avec dégagement de gaz carbonique.. 4.

(5) 5e Chimie 1h. Mme Fasbinder ⇄. Ca 2+ (aq) + OH - (aq). e) Zn(OH)42- (aq) ⇄. Zn2+ (aq) + OH- (aq). d) Ca(OH)2 (s). 3. Écrire l’expression du Kc pour le système à l’équilibre suivant. Pour chacune des expériences, calculer la valeur de Kc. Quelle conclusion peut-on tirer quant à la valeur de Kc pour les différentes expériences ? BaSO4 (s) + CO3 2- (aq). BaCO3 (s) + SO42- (aq). ⇄. Conc initiales (mol/l). Conc à l'équilibre (mol/l). EXPERIENCES. CO32-. SO42-. CO32-. SO42-. 1. 0.200. 0. 0.040. 0.160. 2. 0.250. 0. 0.050. 0.200. 3. 0.350. 0. 0.072. 0.278. 4. 0.200. 0.050. 0.050. 0.200. 4. Dans 3 berlins contenant de l’eau distillée, on introduit, en excès, respectivement 3 sulfates métalliques. Les systèmes à l’équilibre sont représentés par les équations suivantes : CaSO4(s). ⇄. Ca2+(aq) + SO42-(aq). Kc = 6,1. 10-5. PbSO4(s). ⇄. Pb2+(aq) + SO42-(aq). Kc = 2,2. 10-8. BaSO4(s). ⇄. Ba2+(aq) + SO42-(aq). Kc = 1,1. 10-11. Choisir le système pour lequel la concentration en ions sulfate est la plus élevée. Justifier.. 5.

(6) Mme Fasbinder. 5e Chimie 1h. 6.

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