Trouver des contenus d'apprentissage
Fonctionnalités
Découvrir
Dans Calculer la constante d'équilibre, nous avons appris comment tu peux utiliser initial, équilibre et changement de concentration pour calculer la constante d'équilibre d' une réaction particulière. Mais cela fonctionne aussi dans l'autre sens. Si nous connaissons à la fois les concentrations initiales et la constante d'équilibre, nous pouvons calculer la concentration d'équilibre de chaque espèce impliquée dans la réaction.
Des millions de fiches spécialement conçues pour étudier facilement
Inscris-toi gratuitementQuel type de tableau utilises-tu pour calculer les concentrations d'équilibre ?
Vrai ou faux ? Le calcul des concentrations d'équilibre nécessite que tu connaisses la pression partielle initiale des réactifs.
Vrai ou faux ? Le calcul des concentrations à l'équilibre pour une réaction homogène nécessite que tu connaisses les concentrations initiales de toutes les espèces impliquées.
Vrai ou faux ? Lorsque l'on calcule les concentrations à l'équilibre, on connaît le changement de concentration de chaque espèce.
Vrai ou faux ? Tu ne peux calculer les concentrations d'équilibre que dans les systèmes qui commencent avec seulement les réactifs et aucun des produits.
Tu ____ dois connaître le taux de réaction pour calculer les concentrations d'équilibre.
Vrai ou faux ? Lorsque l'on calcule les concentrations à l'équilibre, on dit que toutes les espèces ont le même changement de concentration.
Quel type de tableau utilises-tu pour calculer les concentrations d'équilibre ?
Vrai ou faux ? Le calcul des concentrations d'équilibre nécessite que tu connaisses la pression partielle initiale des réactifs.
Vrai ou faux ? Le calcul des concentrations à l'équilibre pour une réaction homogène nécessite que tu connaisses les concentrations initiales de toutes les espèces impliquées.
Vrai ou faux ? Lorsque l'on calcule les concentrations à l'équilibre, on connaît le changement de concentration de chaque espèce.
Vrai ou faux ? Tu ne peux calculer les concentrations d'équilibre que dans les systèmes qui commencent avec seulement les réactifs et aucun des produits.
Tu ____ dois connaître le taux de réaction pour calculer les concentrations d'équilibre.
Vrai ou faux ? Lorsque l'on calcule les concentrations à l'équilibre, on dit que toutes les espèces ont le même changement de concentration.
Achieve better grades quicker with Premium
Geld-zurück-Garantie, wenn du durch die Prüfung fällst
Review generated flashcards
Commence à apprendre ou crée tes propres flashcards d'IA
Équipe enseignants Concentrations d'équilibre
Tu pourras mettre en pratique tes connaissances à l'aide de nos exemples pratiques.
Pour calculer les concentrations d'équilibre, nous avons besoin de connaître deux choses :
La valeur de la constante d'équilibreKc pour cette réaction particulière.
La formule de la constante d'équilibreKc.
La concentration initiale de chacune des espèces impliquées dans l'expression de Kc. Dans une réaction homogène, il s'agit de toutes les espèces de la réaction.
Il peut être utile de connaître également la formule quadratique .
La formule de la constante d'équilibreKc peut être dérivée de l'équation de la réaction. Prenons par exemple la réaction \(aA(g)+bB(g) \rightleftharpoons cC(g)+dD(g)\) . Pour trouver Kc, nous utiliserons l'expression suivante :
$$K_c=\frac{{[C]_{eqm}}^c\space {[D]_{eqm}}^d}{{[A]_{eqm}}^a\space {[B]_{eqm}}^b}\qquad K_p=\frac{{{(P_C)}_{eqm}}^c\space {{(P_D)}_{eqm}}^d}{{{(P_A)}_{eqm}}^a\space {{(P_B)}_{eqm}}^b}$$
Consulte la rubrique Constante d' équilibre pour un rappel sur la méthode exacte d'écriture de Kc. Tu apprendras aussi comment on écrit les formules de Kc pour les réactions hétérogènes.
Le calcul des concentrations à l'équilibre implique également la résolution d'une équation quadratique. La plupart des calculatrices scientifiques peuvent résoudre ces équations pour toi, mais tu peux aussi utiliser la formule quadratique. Pour l'équation \(ax^2+bx+c=0\) , la formule quadratique ressemble un peu à ceci :
$$x=\frac{-b\pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$$
Il est courant que la concentration soit exprimée en M, c'est-à-dire en moles par litre. Cela équivaut à des moles par décimètre cube, ou mol dm-3. Ne sois pas surpris si tu la vois écrite sous cette autre forme !
Maintenant que nous avons discuté des formules et des unités utilisées pour calculer les concentrations à l'équilibre, nous sommes prêts à passer à la méthode. Mais avant d'aller plus loin, rappelons-nous comment on calcule la constante d'équilibre à partir de la concentration initiale, de la concentration à l'équilibre et de la variation de la concentration. Cela nous aidera à comprendre comment nous pouvons adapter le processus pour calculer la concentration d'équilibre à partir de la concentration initiale et de la constante d'équilibre :
En quoi cela diffère-t-il du calcul des concentrations à l'équilibre ? Dans ce dernier cas, nous ne connaissons pas la concentration d'équilibre ou le changement de concentration de l'une ou l'autre des espèces - nous ne connaissons que leurs concentrations initiales. Cependant, nous pouvons représenter le changement de concentration de chacune des espèces impliquées en utilisant des multiples d'une lettre arbitraire, telle que x. Nous montrons alors la concentration d'équilibre à l'aide de la concentration initiale et du changement de x.
Lorsque nous remplaçons les concentrations d'équilibre par la formule de la constante d'équilibre Kc, nous obtenons une équation quadratique. Nous pouvons la résoudre pour trouver x. N'oublie pas que x représente le changement de concentration - et que nous pouvons donc calculer la concentration d'équilibre de chaque espèce en utilisant leurs concentrations initiales et notre valeur pour x.
Le processus peut sembler un peu délicat, mais une fois que tu l'as compris, il n'est pas trop compliqué. Nous allons t'expliquer les étapes, puis nous les verrons à l'aide de deux exemples concrets :
Le calcul des concentrations d'équilibre n'implique pas nécessairement la résolution d'une équation quadratique. Il pourrait y avoir des puissances plus élevées de x dans ton équation - tout dépend du nombre d'espèces impliquées dans la réaction et de leurs coefficients dans l'équation chimique équilibrée. Cependant, pour ton examen AP, tu dois seulement savoir comment calculer les concentrations à l'équilibre en utilisant des équations comportant des multiples de x et x2.
Tu es prêt à essayer ? Voici deux problèmes auxquels tu peux t'essayer.
2,00 M deCO2 et 2,00 M deH2 sont mélangés dans un récipient scellé et on laisse le système atteindre l'équilibre. Utilise les informations suivantes pour calculer les concentrations d'équilibre de chaque espèce impliquée dans la réaction :
$$CO_2(g)+H_2(g)\rightleftharpoons CO(g)+H_2O(g)\qquad K_c=3.00$$$.
Bien - commençons par faire un tableau montrant la concentration initiale, la concentration de changement et la concentration d'équilibre de chaque espèce :
| Espèce | CO2 + H2 ⇌ CO + H2O | ||||
| Concentration (M) | Initiale | 2.00 | 2.00 | 0.00 | 0.00 |
| Changement | |||||
| Équilibre | |||||
Nous avons commencé avec seulement duCO2 et duH2. Nous savons qu'ils réagiront pour former du CO et duH2O. En regardant l'équation chimique équilibrée, nous pouvons voir que le rapport molaire deCO2:H2:CO:H2Oest de 1:1:1:1. Pour chaque mole deCO2 qui réagit, une mole deH2 réagit également, formant une mole de CO et une mole deH2O. Cela signifie également que la variation de leur concentration est la même. Mais tandis que les concentrations deCO2 et deH2 diminuent, les concentrations de CO et deH2Oaugmentent.
Représentons la variation de la concentration deCO2 par la lettre x. Comme la concentration deCO2 diminue, nous utiliserons -x. Grâce au rapport molaire, nous savons également que le changement de concentration deH2 est -x et que le changement de concentration de CO et deH2Oest +x. Voici ces valeurs, ajoutées à notre tableau :
| Espèces | CO2 + H2 ⇌ CO + H2O | ||||
| Concentration (M) | Initiale | 2.00 | 2.00 | 0.00 | 0.00 |
| Modifier | -x | -x | +x | +x | |
| L'équilibre | |||||
Nous pouvons maintenant trouver la concentration d'équilibre de chaque espèce en ajoutant le changement de concentration à la concentration initiale :
| Espèce | CO2 + H2 ⇌ CO + H2O | ||||
| Concentration (M) | Initiale | 2.00 | 2.00 | 0.00 | 0.00 |
| Modifier | -x | -x | +x | +x | |
| Equilibre | 2.00 - x | 2.00 - x | x | x | |
Nous sommes maintenant prêts à substituer ces valeurs dans l'expression de la constante d'équilibre Kc:
$$K_c=\frac{[CO]_{eqm}\space [H_2O]_{eqm}}{[CO_2]_{eqm}\space [H_2]_{eqm}}$$
La question nous donne une valeur pour Kc. Nous pouvons définir notre expression pour Kc comme étant égale à cette valeur, ce qui nous donne une fraction d'un côté et une constante de l'autre. Si nous multiplions le dénominateur par les deux côtés de l'équation et que nous ramenons tous les termes d'un côté, nous obtenons une équation quadratique égale à 0 :
$$3.00=\frac{(x)(x)}{(2.00-x)(2.00-x)}$$ $$3.00(2.00-x)(2.00-x)=(x)(x)$$ $$12.00-12.00x+3.00x^2=x^2$$ $$12.00-12.00x+2.00x^2=0$$
Si tu as une calculatrice scientifique, c'est le moment de la sortir et de résoudre l'équation. Tu devrais obtenir deux valeurs possibles pour x :
$$x=3+\sqrt{3}\qquad \qquad x=3-\sqrt{3}$$$.
Comment savoir laquelle de ces valeurs est correcte ?
La dernière étape consiste à revenir à notre tableau de départ et à calculer les concentrations d'équilibre de chaque espèce et à remplacer nos expressions impliquant x par des nombres réels. Voici nos réponses finales :
| Espèces | CO2 + H2 ⇌ CO + H2O | ||||
| Concentration (M) | Initiale | 2.00 | 2.00 | 0.00 | 0.00 |
| Modifier | -x | -x | +x | +x | |
| Equilibre | 2,00 - x = 0,73 | 2,00 - x = 0,73 | x = 1,27 | x = 1,27 | |
J'espère que le processus a un peu plus de sens maintenant. Voici un autre exemple à essayer.
6,4 MH2, 4,5 M Cl2 et 1,0 M HCl sont combinés dans un système fermé. Utilise les informations suivantes pour trouver la concentration d'équilibre de chaque espèce.
$$H_2(g)+Cl_2(g)\rightleftharpoons 2HCl(g)\qquad K_c=2.8$$$.
Une fois de plus, nous allons commencer par faire un tableau des concentrations initiales, des concentrations à l'équilibre et des changements de concentration :
| Espèce | H2 + Cl2 ⇌ 2HCl | |||
| Concentration (M) | Initiale | 6.4 | 4.5 | 1.0 |
| Changement | ||||
| Équilibre | ||||
Appelons x le changement de concentration deH2. Nous ne savons pas vraiment dans quelle direction la réaction se produira ;H2 et Cl2 pourraient réagir pour produire du HCl, ou HCl pourrait réagir pour produire duH2 et du Cl2. Cependant, nous supposerons que la réaction se déplace de gauche à droite et queH2 et Cl2 sont utilisés. Cela signifie que le changement de concentration deH2 est -x. En examinant l'équation chimique équilibrée, nous pouvons voir que le rapport molaire deH2:Cl2:HCl est de 1:1:2. Par conséquent, la variation de la concentration de Cl2 est également de -x, tandis que la variation de la concentration de HCl est de +2x. Nous pouvons utiliser ces valeurs pour écrire les concentrations d'équilibre pour chacune des trois espèces :
| Espèce | H2 + Cl2 ⇌ 2HCl | |||
| Concentration (M) | Initiale | 6.4 | 4.5 | 1.0 |
| Changement | -x | -x | +2x | |
| Equilibre | 6.4 - x | 4.5 - x | 1.0 + 2x | |
Remplaçons maintenant nos concentrations à l'équilibre par l'expression de Kc. Une fois de plus, la valeur de Kc nous a été donnée dans la question. Nous pouvons fixer notre expression de Kc à cette valeur et la réarranger afin de trouver une équation quadratique égale à 0.
$$K_c=\frac{{[HCl]_{eqm}}^2}{[H_2]_{eqm}\space [Cl_2]_{eqm}}$$ $$2.8=\frac{{(1.0+2x)}^2}{(6.4-x)\space (4.5-x)}$$ $$2.8(6.4-x)(4.5-x)={(1.0+2x)}^2$$ $$1.2x^2+34.52x-79.64=0$$
Nous résolvons l'équation et arrivons à deux valeurs possibles pour x :
$$x=-30.914\qquad \qquad x=2.147$$$.
Regarde à nouveau le tableau des concentrations pour trouver la valeur correcte de x.
La dernière étape consiste à substituer la valeur correcte de x dans les expressions de concentration d'équilibre pour chaque espèce :
| Espèce | H2 + Cl2 ⇌ 2HCl | |||
| Concentration (M) | Initiales | 6.4 | 4.5 | 1.0 |
| Changement | -x | -x | +2x | |
| Équilibre | 6,4 - x = 4,253 | 4,5 - x = 2,353 | 1,0 + 2x = 5,294 | |
Ce sont nos réponses finales.
La même méthode peut également être utilisée pour calculer les pressions partielles à l'équilibre. Au lieu de représenter un changement de concentration, la lettre x représente simplement un changement de pression partielle et est mesurée en atm.
C'est tout pour cet article. Tu devrais maintenant comprendre comment calculer les concentrations d'équilibre en utilisant les concentrations initiales et la constante d'équilibreKc. Cela implique de représenter le changement de concentration en termes de x, et de former et résoudre une équation quadratique.
Inscris-toi gratuitement pour accéder à toutes nos fiches.
At StudySmarter, we have created a learning platform that serves millions of students. Meet the people who work hard to deliver fact based content as well as making sure it is verified.
Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
Get to know Lily
Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
Get to know Gabriel
Resumes 
Flashcards 
StudySmarter IA 
Notes de cours 
Planning de révision 
Dossiers 
Examens 
Magazine 
Faire carrière 
App mobile