Prévoir l'état final : équilibre chimique | Physique-Chimie | Terminale spécialité
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
On considère l'équilibre \(\text{A} + \text{B} = \text{C} + \text{D}\) de constante \(K = 8{,}0\). À un instant donné, on relève : \([\text{A}]=[\text{B}]=0{,}10\) mol·L\(^{-1}\) et \([\text{C}]=[\text{D}]=0{,}40\) mol·L\(^{-1}\).
1. Donne l'expression du quotient de réaction \(Q_r\) et calcule sa valeur dans cet état. (4 pts)
2. Compare \(Q_r\) à \(K\) et prévois le sens d'évolution spontané du système. (3 pts)
3. Que vaut \(Q_r\) à l'équilibre ? (1 pt)
1. \(Q_r=\dfrac{[\text{C}][\text{D}]}{[\text{A}][\text{B}]}=\dfrac{0{,}40\times 0{,}40}{0{,}10\times 0{,}10}=16\).
2. \(Q_r=16\gt K=8{,}0\) : le système évolue dans le sens inverse (←), pour faire diminuer \(Q_r\) jusqu'à \(K\).
3. À l'équilibre, \(Q_{r,\text{éq}}=K=8{,}0\).
On dissout un acide faible AH dans l'eau : \(\text{AH} + \text{H}_2\text{O} = \text{A}^- + \text{H}_3\text{O}^+\). La concentration apportée est \(c = 1{,}0\times 10^{-2}\) mol·L\(^{-1}\) et le pH mesuré à l'équilibre vaut 3,4.
1. Définis le taux d'avancement final \(\tau\). (2 pts)
2. Détermine l'avancement final et \(\tau\). (4 pts)
3. La transformation est-elle totale ? Justifie. (2 pts)
1. \(\tau=\dfrac{x_f}{x_{max}}\) : rapport de l'avancement atteint sur l'avancement maximal (transformation totale).
2. \([\text{H}_3\text{O}^+]=10^{-3{,}4}\approx 4{,}0\times 10^{-4}\) mol·L\(^{-1}\). Comme \(x_{max}\) correspond à \(c\) : \(\tau=\dfrac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c}=\dfrac{4{,}0\times 10^{-4}}{1{,}0\times 10^{-2}}=0{,}04\).
3. \(\tau=0{,}04\ll 1\) : la transformation est limitée (non totale), le système atteint un état d'équilibre.
Pour l'estérification acide + alcool \(=\) ester + eau, l'état d'équilibre est atteint avec un rendement voisin de 67 %.
1. Pourquoi parle-t-on d'une transformation limitée ? (2 pts)
2. Cite une action permettant d'augmenter le rendement en ester. (2 pts)
1. La réaction inverse (hydrolyse de l'ester) coexiste : le système s'arrête à un état d'équilibre où réactifs et produits coexistent (\(\tau\lt 1\)).
2. Éliminer l'eau formée (ou introduire un réactif en excès) déplace l'équilibre dans le sens direct et augmente le rendement en ester.