Dans ce matériel, vous suivrez des résolutions et des justifications étape par étape pour les réponses de divers exercices sur l'équilibre chimique, qui couvrent plusieurs sujets dans cette branche importante de la chimie physique.
1- Constante d'équilibre en termes de concentration en mol/L
Exemple: (PUC-RS) Un équilibre impliqué dans la formation des pluies acides est représenté par l'équation :
Dans un récipient d'un litre, 6 moles de dioxyde de soufre et 5 moles d'oxygène ont été mélangées. Après un certain temps, le système a atteint l'équilibre et le nombre de moles de trioxyde de soufre mesuré était de 4. La valeur approximative de la constante d'équilibre est :
a) 0,53
b) 0,66
c) 0,75
d) 1,33
e) 2,33
Bonne réponse: Lettre D
L'exercice demande de calculer la constante d'équilibre en termes de concentration mol/L. Pour que ce calcul soit effectué, nous devons utiliser des valeurs d'équilibre pour chaque participant à la réaction. L'expression de Kc présente le résultat de la multiplication des concentrations des produits divisée par le produit des concentrations des réactifs :
Il faut faire très attention à déterminer les valeurs de chaque participant dans la balance, car l'exercice ne fournira pas toujours ces données, comme c'est le cas dans cet exemple. Donc, nous devons suivre les étapes ci-dessous:
Étape 1: assembler une table avec des valeurs connues.
Comme c'est le début de la réaction, le produit aura une concentration égale à zéro. Comme la valeur d'équilibre dans le produit est toujours égale à la somme du début et du cours, la valeur au cours de la réaction sera de 4 mol/L.
Étape 2: Déterminer les valeurs au cours de la réaction.
Pour déterminer les valeurs des réactifs au cours de la réaction, il suffit de rapporter la valeur connue du produit aux valeurs des réactifs en utilisant le rapport stoechiométrique. Nous avons 4 mol/L de SO3 pendant la réaction pour la proportion 2 dans la balance. Comme la proportion de l'OS2 est également 2, nous aurons 4mol/L pendant le processus. à l'O2, nous n'aurons que 2 mol/L, car son coefficient stoechiométrique est 1.
Pour finaliser le tableau, il suffit de soustraire la valeur de départ par la valeur pendant, pour que l'on détermine les valeurs d'équilibre pour les réactifs.
Étape 3: Déterminer la valeur de Kc.
Pour déterminer la valeur de Kc, il suffit d'utiliser les valeurs trouvées à l'équilibre dans l'expression ci-dessous :
2- Constante d'équilibre en termes de pression partielle
Exemple: (SANTOS-SP) Observez l'équation d'équilibre ci-dessous :
Lorsque l'équilibre ci-dessus est atteint, la pression est de 2 atm et il y a 50% de NO2 en volume. La valeur de la constante d'équilibre en pressions partielles (Kp) doit être :
a) 0,2
b) 0,25
c) 1
d) 0,5
e) 0,75
Bonne réponse: Lettre C
L'exercice indique que la pression totale du système à l'équilibre est de 2 atm et qu'il y a 50% (fraction molaire) de NO2. Donc, dans un premier temps, il faut déterminer la pression partielle pour chaque gaz à l'équilibre en multipliant la pression totale par la fraction molaire :
à NON2:
pNO2 = 0,5. 2
pNO2 = 1 guichet automatique
Pour ensuite2O4: comme il n'y a que deux gaz dans le système, le pourcentage de N2O4 il sera également de 50 % pour donner un total de 100 %.
pN2O4 = 0,5. 2
pN2O4 = 1 guichet automatique
La constante d'équilibre, en termes de pressions partielles, est calculée en divisant le résultat de la multiplication des pressions partielles des produits gazeux par le produit des pressions des réactifs gazeux. Dans ce cas, l'expression de Kp sera :
3- Changement d'équilibre
Exemple: (PUCCAMP) La formation de stalactites, gisements de carbonate de calcium existant dans des grottes proches de régions riches en calcaire, peut être représentée par la réaction réversible suivante :
Veuillez respecter les conditions suivantes :
JE. Évaporation constante de l'eau
II. Courant d'air froid et humide
III. Augmentation de la température à l'intérieur de la grotte
IV. Baisser la température à l'intérieur de la grotte
Laquelle de ces conditions favorise la formation de stalactites ?
a) I et II
b) I et III
c) II et III
d) II et IV
e) III et IV
Bonne réponse: La lettre B
Les stalactites sont des structures formées par le carbonate de calcium (CaCO3). La déclaration se demande laquelle des conditions indiquées favorise la formation de stalactites. Il s'agit donc d'un exercice sur changement d'équilibre, car la formation de CaCO3 il se produit lorsque l'équilibre est déplacé vers votre direction (vers la gauche).
I- Vrai, car lorsqu'elle s'évapore, la quantité d'eau (présente à gauche de la balance) diminue. Selon principe du Chatelier, lorsque la concentration d'un participant diminue, la balance bascule toujours de son côté.
II- Faux, car les grottes sont des endroits froids et humides, donc la réaction directe de formation des stalactites est exothermique. Si un courant d'air froid et humide, qui favorise le processus exothermique et augmente la quantité d'eau, entrant dans la grotte, la réaction sera décalée dans le sens direct, ne favorisant pas la formation de stalactites.
III- Certes, comme les grottes sont des endroits froids et humides et que la réaction directe est exothermique, si la température dans le augmentation de la grotte, la réaction se déplacera dans le sens indirect (endothermique), ce qui favorisera la formation de stalactites.
IV- Faux, car les grottes sont des endroits froids et humides et la réaction directe est exothermique, si la température dans le cave diminue, la réaction sera décalée dans le sens direct (exothermique), ce qui ne favorisera pas la formation de stalactites.
Voir aussi :Équilibre chimique dans les grottes
4- Constante d'ionisation
Exemple: (UECE) La concentration [H+] d'une solution 6×10-7 mol/litre d'acide H2S, avec une constante d'ionisation Ki de 10-7, c'est la même chose que :
a) 5×10-7 moles/litre
b) 6×10-7 moles/litre
c) 3×10-6 moles/litre
d) 2×10-7 moles/litre
Bonne réponse: Lettre D
Comme nous n'avons qu'un seul acide ou qu'une seule base, il s'agit d'un exercice de constante d'ionisation (Ki). Donc, pour résoudre ce genre de question, il faut connaître les concentrations des ions et de l'électrolyte (acide ou base).
Pour commencer à résoudre un exercice sur la constante d'ionisation, nous devons utiliser l'équation d'ionisation acide (dans le cas de l'exercice, H2S) ou la base.
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D'après l'équation assemblée, la concentration de H+ est le même que HS- en équilibre en raison de la proportion stoechiométrique. Comme nous ne connaissons pas ces valeurs, nous utiliserons x pour les deux concentrations.
Remarque: nous pouvons utiliser x pour les deux concentrations car nous avons affaire au produit.
Étape 1: Assemblage de l'expression Ki.
L'assemblage de l'expression de la constante d'ionisation d'équilibre suit le même principe de la constante en termes de concentration en mol/L.
Étape 2: Utilisez les valeurs fournies par l'exercice dans l'expression Ki assemblée.
Étape 3: Calculez la valeur delta.
Étape 4: Calculez la valeur x possible pour le delta trouvé.
Pour x1
Remarque: la concentration ne peut pas être négative. Cette valeur n'est donc pas valide.
Pour x2
5- La loi de dilution d'Ostwald
Exemple: (ITA) Dans une solution aqueuse à 0,100 mol/L d'un acide monocarboxylique à 25°C, l'acide est dissocié à 3,7% une fois l'équilibre atteint. Cochez l'option qui contient la valeur correcte pour la constante de dissociation de cet acide à cette température.
a) 1.4
b) 1,4 × 10-3
c) 1,4 × 10-4
d) 3,7 × 10-2
e) 3,7 × 10-4
Bonne réponse: Lettre C
À travers La loi de dilution d'Ostwald, on calcule la constante d'ionisation (Ki) d'un électrolyte fort (α est supérieur à 5%) à l'aide de la formule :
Pour calculer la constante d'ionisation d'un électrolyte faible (α est inférieur à 5%), on utilise la formule suivante :
Un exercice sur la loi de dilution d'Ostwald est facilement reconnaissable car il présente une concentration en mol/L (dans ce cas 0,100 mol/L) d'un seul électrolyte (acide monocarboxylique), un pourcentage de dissociation (α = 3,7%) ou la constante de dissociation ou d'ionisation (Ki).
Comme l'acide est faible, alors :
6- Équilibre chimique impliquant pH et pOH
Exemple: (PUC-MG) Dans trois conteneurs X, Y et Z sont contenues des solutions basiques inconnues avec une concentration de 0,1 mol/L. En mesurant le pH des trois solutions avec du papier indicateur universel, les valeurs suivantes ont été obtenues, respectivement: pH = 8, pH = 10 et pH = 13. Cochez la phrase CORRECT :
a) La concentration en OH- de base Z est égal à 10-13 mol/L.
b) Kb de la base X est supérieur à Kb de la base Y.
c) La base Y conduit mieux le courant électrique que la base Z.
d) La base X est complètement ionisée.
e) Dans le flacon Z, une base forte est contenue.
Bonne réponse: Lettre e
Pour commencer à résoudre cet exercice, il est nécessaire de rappeler quelques points importants :
D'abord: pH + pOH = 14
Deuxième: plus le pH est élevé, par rapport à la valeur 7, plus la solution sera basique. Plus la solution est basique, plus la concentration en anions hydroxyde [OH-].
La troisième: [OH-] = 10-pOH
Chambre: plus le pOH est petit, plus le Kb est grand, c'est-à-dire plus la base sera ionisée ou dissociée.
Donc, sur la base de ces connaissances, suivez simplement les étapes ci-dessous pour résoudre le problème :
Étape 1: Déterminer le pOH de chaque solution.
Pour la solution X :
pH + pOH = 14
8 + pOH = 14
pOH = 14 - 8
pOH = 6
Pour la solution Y :
pH + pOH = 14
10+ pOH = 14
pOH = 14 - 10
pOH = 4
Pour la solution Z :
pH + pOH = 14
13 + pOH = 14
pOH = 14 - 13
pOH = 1
Étape 2: Pour juger de l'alternative A, il faut déterminer la concentration en hydroxyde de la solution Z.
[Oh-] = 10-pOH
[Oh-] = 10-1 mol/L,
Bientôt, le l'alternative A est fausse.
Étape 3: Comparez la base X Kb avec la base Y.
La base X Kb est plus petite que la base Y Kb car son pOH est plus grand. Bientôt, le l'alternative B est fausse.
Étape 4: Associer le pOH à la force et à la dissociation.
La conduction du courant électrique se produit mieux dans les solutions qui ont un électrolyte fort avec un pOH plus élevé. La base Y ne conduit pas mieux le courant électrique que la base Z car son pOH est plus faible, donc moins d'ions sont libérés. Alors le l'alternative C est fausse.
Étape 5: Relier le pOH à la dissociation.
Plus le pOH est petit, plus la base est dissociée. Comme la solution avec le pOH le plus élevé se trouve dans le conteneur X, elle contient la solution la moins dissociée. Par conséquent, la l'alternative D est fausse.
Voir aussi: Le pH de la bouche et la carie dentaire
7- Solution tampon
Exemple: (UFES) Le pH du sang humain est maintenu dans une plage étroite (7,35 - 7,45) par différents systèmes tampons. Indiquez la seule alternative qui peut représenter l'un de ces systèmes tampons :
a) CH3COOH / NaCl
b) HCl/NaCl
c) H3POUSSIÈRE4 / NaNO3
d) KOH / KCl
e) H2CO3 / NaHCO3
La réponse à cette question est l'alternative E, car il s'agit d'un exercice de solution tampon ou système tampon. Cette solution fait référence à un équilibre chimique formé par un mélange de deux solutions: un acide (en exercice, le H2CO3) ou une base faible et un sel qui a le même composant acide (en exercice, NaHCO3) ou le socle.
a- Faux, car il s'agit d'un mélange formé d'un acide faible et d'un sel qui n'a pas de composant acide.
b- Faux, car il s'agit d'un mélange formé d'un acide fort, puisque HCl est l'un des trois hydracides forts (les autres sont HBr et HI).
c- Faux, car il s'agit d'un mélange formé d'un acide modéré et d'un sel qui n'a pas de composant acide.
d- Faux, car il s'agit d'un mélange formé d'une base forte (il contient un élément de la famille des métaux alcalins).
Voir aussi: Solution tampon dans le sang humain
Par moi Diogo Lopes Dias
