Direction régionale de 4 Sc.Exp Ben Romdhane .Aème

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Sciences physiques Lycée Ibn Mandhour

Nouvelle Médina

1

l'enseignement de Ben Arous

Ministère de l'éducation et de la formation

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Exercice n°1

Exercice n°2

Année Scolaire 2012/2013Loi d'action de masse - Loi de modération

On se propose d'étudier l'équilibre de dissociation du tétraoxyde de diazote schématisé par l'équation

suivante:

(2)

(1) O (gaz) 2 NO (gaz) 2 4 2 N

1°) A une température θ = 27°C et sous la pression atmosphérique normale , on enferme 1 mole de N O 1 2 4

dans une enceinte de volume V = 29,5 L . On aboutit à un état d'équilibre caractérisé par un taux

d’avancement final τ = 0,2 . f1

a) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée .

b) Déterminer la valeur de l’avancement final x .

c) Déduire la composition du système à l’équilibre .

2°) On ajoute 0,5 mole de NO à ce système en équilibre , le volume et la température étant maintenus 2

constants . a) Dans quel sens évolue le système ? Justifier la réponse .

b) Déterminer la composition du mélange lorsque le nouvel état d'équilibre s’établit caractérisé par un nombre total de moles égal à 1,475 moℓ .

2 2 4 23°) A la température θ = 60°C , on enferme 0,8 mole de N O dans une enceinte de volume V = 33 L .

a) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée .

b) Quelle est la composition du mélange à l'équilibre sachant que 53% du N O initial se sont dissociés ? 2 4

c) Calculer la valeur du taux d’avancement final τ à la température θ . f2 2

d) Comparer τ et τ . Que peut-on déduire quant au caractère énergétique des deux réactions

(1) et (2) ? Justifier la réponse .

4°) La température étant maintenue constante , quel est l'effet d'une augmentation de pression sur cet équilibre ? Justifier la réponse .

f2 f1

Dans une enceinte de volume V = 2 litres , on mélange 1,5 moles de chlorure d’hydrogène (gaz) et 0,3 mole

de dioxygène (gaz) à la température T. On aboutit à une réaction limitée dont l'équation chimique est :

4 HCℓ + O 2 Cℓ + 2 H O (2)

2 2 2

(gaz) (gaz) (gaz) (gaz)

(1)

1°) A l'équilibre , il se forme 0,16 mole de vapeur d'eau .

a) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée .

b) Déterminer les valeurs de l’avancement final x et de l’avancement maximal x .

c) Déduire la valeur du taux d’avancement final τ . Conclure . f max

2°) A une température T' > T , un nouvel état d'équilibre s'établit lorsque 17,2 % du chlorure d'hydrogène

initial ont été consommés .

a) Montrer que la nouvelle valeur du taux d’avancement final τ ’= 0,21 .

b) Que peut-on conclure quant au caractère énergétique des deux réactions associées aux sens (1) et (2) ?

Justifier la réponse .

f

f

3°) La température étant maintenue constante , quel est l'effet d'une augmentation de pression sur cet équilibre ? Justifier la réponse .

Exercice n°3

2

Dans un réacteur de volume V = 6 litres préalablement vide , on mélange 0,5 moℓ de monoxyde de carbone

ℓ de dihydrogène H à la température T = 220° C . 2 1

(1) CO (gaz) + 2 H (gaz) CH OH (gaz) 2 3

(2)

1°) Quand l'équilibre est atteint , le nombre de mole de méthanol CH OH formé est de 0,125 mol. . 3

a) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée .

b) Déterminer la composition du mélange à l'équilibre .

c) Montrer que le taux d’avancement final τ de cet équilibre à T = 220 °C est égale à 0,25 . f1 1

2°) A une température T > T , le taux d’avancement final τ est égale à 0,22 .

Préciser , en le justifiant , si la réaction (1) est exothermique ou endothermique . 2 1 2

3°) La température étant maintenue constante à T = 220°C, quel est l'effet d'une augmentation de la 1

pression sur l'évolution de l'équilibre ? on précisera le sens de cette évolution .

CO et 1,25 mo

L'équation de la réaction ayant lieu est :

3+ - 2+ Fe + SCN FeSCN

L'équation de la réaction chimique qui a lieu est :

2+Le mélange prend une coloration rouge sang due à la formation d’ions FeSCN . 2

3+ - -2 -1aqueuse de chlorure de Fer III ( Fe + 3 Cℓ ) de concentration molaire C = 5.10 moℓ.L . 1 2 + SCN ) de concentration molaire C = 5.10 moℓ.L avec un volume V = 40 mL d’une solution + - -2 -1

1 A température constante , on mélange V = 20 mL d’une solution aqueuse de thiocyanate de

potassium ( K

1°) a) Déterminer la quantité de matière initiale de chaque réactif et montrer que le thiocyanate de potassium est le réactif limitant .

b) Déterminer l’avancement maximal de la réaction . -4

f2°) Sachant que l’avancement final de la réaction étudiée est x = 2.10 moℓ , calculer le taux d’avancement

final et en déduire que la réaction est limitée .

préciser si , après filtration , la couleur rouge sang du filtrat est plus foncée ou bien moins foncée que

2+ Sachant que la coloration rouge s’intensifie avec l’augmentation de la concentration des ions Fe(SCN) , d’hydroxyde de sodium ( Na + OH ) . Un précipité rouille d’hydroxyde de fer III apparaît .

3°) Le système étant en équilibre dynamique , on lui ajoute quelques gouttes d’une solution concentrée + -

ne réagissent qu’avec - On suppose que , dans les conditions de cette expérience , les ion OH3+ les ions Fe .

précédemment . Justifier la réponse .

Exercice n°4

2+ 2+Un complexe rouge sang de formule Fe(SCN) apparaît et sa concentration [Fe(SCN) ] est égale à

L'ajout est supposé fait sans changement de volume .

3+ - -3 -1de Fer III ( Fe + 3 Cℓ ) de concentration 10 mol.L , quelques cristaux de thiocyanate de potassium KSCN

On prépare à 25°C une solution (S) en ajoutant à un litre d'une solution de chlorure

correspondant à 0,0909 moℓ de SCN . -

moℓ.L . -4 -19.10

L'équilibre correspondant à la formation de ce complexe est d'équation :

3°) On se propose de provoquer une augmentation de l'intensité de la couleur rouge sang observée dans le

2°) Montrer que la valeur de la constante relative à cet équilibre est K = 100 .

1°) Dresser le tableau descriptif de l’avancement de la réaction étudiée .

3+ - 2+ Fe + SCN Fe(SCN)

mélange (S) . Pour ce faire , doit-on augmenter ou diminuer , sans changement de volume , la quantité de Fe ?

Justifier la réponse en faisant appel aux lois de modération .

4°) Au mélange (S) on ajoute un litre d'une solution contenant 5.10 moℓ de Fe . -5 3+

3+

Déterminer la nouvelle concentration de Fe(SCN) lorsque l'équilibre est atteint . 2+

Exercice n°5