Quotient de réaction et constante d'équilibre révision bac

Qu'est-ce que le quotient de réaction ?

C'est un rapport des concentrations des produits et des réactifs d'une réaction chimique à un instant donné.

Formule du quotient de réaction ?

$\displaystyle Q_c = \frac{[produits]}{[réactifs]}$ (à la puissance de leurs coefficients stœchiométriques)

Q < K signifie quoi ?

La réaction se déplace vers les produits. La réaction est favorisée dans le sens direct.

Vrai ou faux : Q = K à l'équilibre.

Vrai. À l'équilibre, le quotient de réaction est égal à la constante d'équilibre.

Complétez : Q = ...

... $\displaystyle \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

Que se passe-t-il si Q > K ?

La réaction se déplace vers les réactifs. La réaction est favorisée dans le sens inverse.

Exemple de calcul : 2H₂ + O₂ ⇌ 2H₂O. Si [H₂]=2, [O₂]=1, [H₂O]=4.

$\displaystyle Q_c = \frac{[H_2O]^2}{[H_2]^2[O_2]} = \frac{4^2}{2^2 imes 1} = 8.$

Comment calcule-t-on Q en utilisant des concentrations ?

On remplace les concentrations des réactifs et produits dans la formule de $\displaystyle Q_c$.

Qu'est-ce qui influence le quotient de réaction ?

Les concentrations des réactifs et produits, ainsi que la température.

Différence entre Q et K ?

Q est pour un état non à l'équilibre, K est à l'équilibre.

Qu'est-ce que signifie Q = 1 ?

Les concentrations des produits et des réactifs sont égales à l'état considéré.

Vrai ou faux : Q peut être supérieur à K à l'équilibre.

Faux. À l'équilibre, Q = K.

Comment le changement de température affecte Q ?

Il peut changer les concentrations et donc le quotient de réaction, mais pas K.

Que fait le catalyseur sur Q ?

Il n'affecte pas Q. Il augmente la vitesse d'établissement de l'équilibre.

Si on augmente la concentration d'un réactif, que se passe-t-il ?

Q diminue, la réaction avance vers les produits pour rétablir l'équilibre.

Que signifie Q = 0 ?

Aucun produit est formé : la réaction favorise totalement les réactifs.

Définition de la constante d'équilibre

La constante d'équilibre, notée $\displaystyle K_c$, est le rapport des concentrations des produits sur celles des réactifs à l'équilibre. $\displaystyle K_c = \frac{[produits]}{[réactifs]}$.

Formule générale de $\displaystyle K_c$

$\displaystyle K_c = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$ avec $\displaystyle aA + bB ightleftharpoons cC + dD$.

Vrai ou faux : $\displaystyle K_c$ dépend de la concentration initiale.

Faux. La constante d'équilibre dépend uniquement de la température et non des concentrations initiales.

Que signifie $\displaystyle K_c > 1$ ?

Cela signifie que, à l'équilibre, les produits sont favorisés par rapport aux réactifs.

Que signifie $\displaystyle K_c < 1$ ?

Cela indique que, à l'équilibre, les réactifs sont favorisés par rapport aux produits.

Impact de la température sur $\displaystyle K_c$

Le changement de température affecte $\displaystyle K_c$. Pour une réaction exothermique, $\displaystyle K_c$ diminue avec l'augmentation de la température.

Équation de Van 't Hoff

$\displaystyle \frac{d ext{ln}(K)}{dT} = \frac{ ext{Delta} H}{RT^2}$, relie la variation de $\displaystyle K_c$ à la température.

Exemple de calcul de $\displaystyle K_c$

Pour $\displaystyle 2H_2 + O_2 ightleftharpoons 2H_2O$, si $\displaystyle [H_2] = 0.5$, $\displaystyle [O_2] = 0.2$, $\displaystyle [H_2O] = 1.0$, alors $\displaystyle K_c = \frac{[H_2O]^2}{[H_2]^2[O_2]} = \frac{1.0^2}{0.5^2 imes 0.2} = 10$.

Que se passe-t-il si on ajoute un réactif ?

L'équilibre se déplace vers la droite pour consommer le réactif ajouté, augmentant la production de produits.

Relation entre $\displaystyle K_c$ et $\displaystyle K_p$

$\displaystyle K_p = K_c(RT)^{ riangle n}$, où $\displaystyle riangle n$ est la variation du nombre de moles de gaz.

Vrai ou faux : $\displaystyle K_c$ est constant.

Vrai. La constante d'équilibre est constante à une température donnée.

Influence d'un catalyseur sur $\displaystyle K_c$

Un catalyseur n'affecte pas $\displaystyle K_c$, il accélère seulement l'atteinte de l'équilibre.

Qu'est-ce qui influence l'équilibre ?

La concentration, la température, la pression (pour les gaz), mais pas le catalyseur.

Définir le produit ionique de l'eau.

$\displaystyle K_w = [H^+][OH^-] = 1.0 imes 10^{-14}$ à 25°C, important pour les équilibres acido-basiques.

Exemple de réaction à équilibre.

Pour la réaction $\displaystyle N_2 + 3H_2 ightleftharpoons 2NH_3$, si $\displaystyle K_c = 0.5$, les réactifs sont favorisés.

Comment calcule-t-on $\displaystyle K_c$ ?

$\displaystyle K_c = \frac{[produits]}{[réactifs]}$ où les concentrations sont à l'équilibre. Utilisez les coefficients de la réaction comme puissances. Ex: Pour $\displaystyle aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$, $\displaystyle K_c = \\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$.

Quotient de réaction vs constante d'équilibre?

Le quotient de réaction est calculé à un instant donné, tandis que la constante d'équilibre est définie à l'équilibre thermodynamique.

Qu'est-ce qui influence le quotient de réaction?

Les concentrations des réactifs et produits à un instant donné influencent le quotient de réaction.

Vrai ou faux: K est dépendant des conditions?

Vrai. La constante d'équilibre (K) dépend de la température.

Kc pour une réaction: A + B ⇌ C + D

Kc = \frac{[C][D]}{[A][B]} à l'équilibre.

Quotient de réaction noté par?

Q, il représente l'état d'un système chimique à tout moment.

Comparaison K et Q: que se passe-t-il si Q < K?

Si Q < K, la réaction se déplace vers la droite pour produire plus de produits.

Remplissez le blanc: Si Q = K, alors...

...le système est à l'équilibre.

Qu'est-ce qui arrive quand la température change?

La constante d'équilibre (K) peut changer, selon la nature endothermique ou exothermique de la réaction.

Comment se calcule Q?

Q = \frac{[produits]}{[réactifs]} à un instant donné.

Vrai ou faux: K et Q ont toujours les mêmes valeurs.

Faux. K est constant à l'équilibre, Q varie pendant la réaction.

Kp pour une réaction: A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g)

Kp = \frac{P_C P_D}{P_A P_B} à l'équilibre en pression.

Comparaison: effet de la concentration sur Q et K?

L'augmentation de la concentration affecte Q, mais pas K, à température constante.