Dix questions pour tester ta maîtrise de l’équilibre chimique : transformation non totale, taux d’avancement, quotient de réaction et constante d’équilibre. Choisis une réponse par question puis lis l’explication.
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Dans une transformation non totale, l’avancement final x_f vérifie…
Le réactif limitant n’est pas entièrement consommé : l’avancement final reste inférieur à l’avancement maximal.
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À l’état d’équilibre chimique, que se passe-t-il à l’échelle microscopique ?
L’équilibre est dynamique : la composition est constante parce que les deux vitesses sont égales.
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Quelle est l’expression de Q_r pour CH₃COOH(aq) + H₂O(ℓ) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq) ?
Le solvant n’intervient pas dans Q_r ; produits au numérateur, réactifs au dénominateur.
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Un acide a un pH de 3,0 pour c = 1,0 × 10⁻² mol/L. Quel est son taux d’avancement final ?
[H₃O⁺] = 10⁻³ mol/L donc τ = 10⁻³ ÷ 10⁻² = 0,10 = 10 %.
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De quoi la constante d’équilibre K dépend-elle ?
K ne dépend que de l’équation écrite et de la température.
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Si Q_r,i = 20 et K = 100, le système évolue…
Q_r,i < K : il y a trop de réactifs, la réaction se fait dans le sens direct.
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Pour 2 A + B ⇌ C, quelle est l’expression de Q_r ?
Les coefficients stœchiométriques deviennent des exposants des concentrations.
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Quel est l’effet d’un catalyseur sur un équilibre chimique ?
Le catalyseur agit sur la vitesse, pas sur la composition finale ni sur K.
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On dilue une solution d’acide faible. Le taux d’avancement final…
τ augmente avec la dilution ; K ne dépend que de la température.
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Dans AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq), K = 1,8 × 10⁻¹⁰. Pour [Ag⁺] = [Cl⁻] = 1,0 × 10⁻⁴ mol/L, que se passe-t-il ?
Q_r = [Ag⁺][Cl⁻] = 1,0 × 10⁻⁸ > K : évolution dans le sens inverse, donc précipitation.
Les notions passées en revue dans ce QCM équilibre chimique
- Transformation totale et non totale, taux d’avancement τ
- Équilibre dynamique et égalité des vitesses
- Expression du quotient de réaction Q_r
- Constante d’équilibre K et température
- Critère d’évolution spontanée Q_r,i comparé à K
- Effet de la dilution, d’un excès de réactif, d’un catalyseur
Le piège classique
Le piège classique : mettre le solvant ou un solide dans Q_r, ou croire qu’à l’équilibre les concentrations sont égales. Autre erreur : penser que K change quand on dilue ou qu’on ajoute un catalyseur, alors que seule la température le modifie.
La bonne habitude
Pour chaque réaction, écris Q_r en barrant d’abord le solvant et les solides. Calcule ensuite Q_r,i, compare-le à K et note le sens d’évolution avant tout calcul de x. Vérifie enfin que 0 ≤ x_f ≤ x_max.
Questions fréquentes
Quelle différence entre Q_r et K ?
Q_r se calcule à tout instant avec les concentrations du moment, K est la valeur particulière de Q_r quand le système est à l’équilibre, à une température donnée.
Pourquoi n’écrit-on pas l’eau dans Q_r ?
L’eau est le solvant, en très grand excès : sa concentration varie à peine et son activité est prise égale à 1, de même que celle d’un solide.
Une réaction peut-elle être totale avec K fini ?
Quand K est très grand, la quantité de réactif restant à l’équilibre est négligeable : on considère la transformation comme totale en pratique.
Comment atteint-on l’équilibre ?
On peut partir des réactifs, des produits ou d’un mélange quelconque : le système évolue vers le même état d’équilibre si les quantités totales d’éléments sont les mêmes.