CHIMIE

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COURS
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Équilibres acido-basiques
Soit l’oxydation du métal zinc par une solution diluée
d’acide chlorhydrique, H 3O + + Cl – , selon la réaction
d’équation :
Zn (s) + 2 H 3O + (aq) = Zn 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2O ()
Àun instant donné :
[H3O + ] = 0,20 mol . L –1 ; [Zn 2+ ] = 0,10 mol .L –1 ;
[Cl – ] = 400 mmol .L –1 ; P(H 2) = 20 kPa.
1) Déterminer l’activité de chacun des constituants du
système.
2) En déduire la valeur du quotient de réaction à cet
instant.
1) L’eau étant le solvant : a(H2O) = 1,00.
Pour les espèces dissoutes, a(X) = [X] / c 0 , avec [X] en
mol . L –1 et c 0 = 1,00 mol . L –1 ;
(*) Le sens direct de l’écriture de l’équation
est souvent dit sens 1 alors que le
sens inverse constitue le sens 2 ou – 1.
a A + b B d 1
c C + d D
2
(**) La définition thermodynamique de
K 0 (T) sera donnée en deuxième année.
APPLICATION 1
Calcul de quotient de réaction
soit : a(H 3O + ) = 0,20 / 1,00 = 0,20
a(Zn 2+ ) = 0,10 / 1,00 = 0,10
a(Cl – ) = 400 . 10 –3 / 1,00 = 0,40
Pour le gaz dihydrogène, supposé parfait,
a(H 2) = P(H 2)/P 0 , ces deux pressions étant exprimées
avec la même unité soit :
a(H2) = 20 . 10 3 / 1,00 . 10 5 = 0,20
Pour le zinc, métal solide et pur : a(Zn) = 1,00.
2) Pour la réaction d’équation :
Zn(s) + 2 H 3O + (aq) = Zn 2+ (aq) + H 2 (g) + 2 H 2O ()
Q =
2.2 Constante thermodynamique ou constante
d’équilibre K0(T) ; évolution d’un système
Soit un système constitué, entre autres, des espèces A, B, C et D au sein duquel
peut se dérouler la réaction d’équation :
aA+ b B = c C + d D
Lors du mélange des espèces A, B, C et D l’évolution du système peut se faire, soit
dans le sens direct de l’écriture de cette équation, soit dans le sens inverse de cette
écriture (*) .
Lorsque le système cesse d’évoluer, il atteint son état final caractérisé par son avancement
final, noté x f .
Si cet avancement final x f est inférieur à l’avancement maximal x max , l’état final
du système alors obtenu constitue un état d’équilibre chimique. Cet état d’équilibre,
dans lequel coexistent toutes les espèces mises en jeu par la réaction considérée,
peut être caractérisé par un quotient de réaction noté Q éq.
Le critère d’évolution spontanée de tout système chimique, qui sera établi en
deuxième année, est admis sous la forme suivante.
Tout système, qui peut être le siège d’une réaction d’équation donnée,
évolue de façon telle que le quotient de réaction Q associée à cette équation
tend vers une valeur K 0 (T) qui ne dépend que de la température.
Àl’équilibre chimique :
Q éq = K 0 (T)
Pour s’entraîner : ex. 1, 2 et 3
K 0 est appelée constante thermodynamique (**) ou constante d’équilibre.
Comme le quotient de réaction Q, K 0 est une grandeur sans dimension.