Transcription de la vidéo
Les effets de la température et de la pression sur le rendement à l’équilibre d’une réaction réversible sont indiqués sur le graphique. Dans laquelle des réactions suivantes ce comportement serait-il observé ? (A) CO plus H2O réagissent de manière réversible pour produire CO2 plus H2, où Δ𝐻 est inférieur à zéro. (B) N2 plus trois H2 réagissent de manière réversible pour produire deux NH3, où Δ𝐻 est inférieur à zéro. (C) CH4 plus H2O réagissent de manière réversible pour produire CO plus trois H2, où Δ𝐻 est supérieur à zéro. (D) N2 plus deux O2 réagissent de manière réversible pour produire deux NO2, où Δ𝐻 est supérieur à zéro. Ou (E) deux NO2 plus O2 réagissent de manière réversible pour produire N2 plus deux O3, où Δ𝐻 est supérieur à zéro.
Dans cette réaction, nous observons deux changements différents du rendement à l’équilibre en réponse à deux stimuli différents, la température et la pression. Nous constatons qu’à température plus élevée, le rendement est supérieur à celui observé à une température plus basse. Nous constatons également que lorsque la pression augmente, le rendement diminue.
Pour déterminer dans laquelle des réactions données ce comportement est observé, nous devons d’abord tenir compte du principe de Le Chatelier. Le principe de Le Chatelier stipule que pour un équilibre dynamique, si les conditions changent, comme la concentration, la température ou la pression, la position de l’équilibre se déplacera pour contrer le changement. Donc, si on augmentait la température, la position de l’équilibre se déplacerait pour contrer ce changement. Cela signifie que la position de l’équilibre se déplacerait dans la direction endothermique, car dans une réaction endothermique, plus d’énergie est absorbée que dégagée. Cela réduirait la température.
Si nous regardons les exemples de réactions qui nous sont donnés, nous pouvons voir que les deux premières réactions ont un Δ𝐻 inférieur à zéro. Cela signifie que les réactions directes sont exothermiques ; et par conséquent, les réactions inverses sont endothermiques. Comme indiqué précédemment, une augmentation de la température entraînerait un changement de direction endothermique. Donc, pour les options (A) et (B), la position de l’équilibre se déplacerait vers la gauche, vers les réactifs. Cela entraînerait une augmentation de la concentration des réactifs et une diminution du rendement en produits. Ceci n’est pas cohérent avec les informations données dans la question, car une augmentation de la température devrait donner une augmentation du rendement à l’équilibre. Par conséquent, ni l’option (A), ni l’option (B) ne peuvent être correctes.
Pour qu’une augmentation de température entraîne une augmentation du rendement à l’équilibre, la réaction directe doit être endothermique. La réponse sera donc (C), (D) ou (E).
Ensuite, considérons la pression. À des pressions plus élevées, le rendement diminue. Si la pression est augmentée, la position de l’équilibre changera pour contrer ce changement. Ainsi, l’équilibre se déplacera vers le côté où il y a moins de moles de gaz. Si nous regardons l’option (C), par exemple, il y a un total de deux moles de gaz du côté réactif et de quatre moles du côté produit. Donc, avec une augmentation de la pression, la position de l’équilibre se déplacerait vers la gauche, provoquant une augmentation de la concentration des réactifs ou une diminution du rendement à l’équilibre. Ceci est en accord avec le fait qu’une augmentation de la pression entraîne une diminution du rendement à l’équilibre. Par conséquent, il semble que la réponse soit l’option (C). Mais pour confirmer, vérifions le nombre de moles de gaz dans les options (D) et (E).
L’option (D) contient moins de moles de gaz côté produit, donc elle ne peut pas être la réponse à cette question. Une augmentation de la pression entraînerait une augmentation du rendement à l’équilibre plutôt qu’une diminution. Pour l’option (E), il y a trois moles de gaz côté réactif et trois moles de gaz côté produit. Un changement de pression n’aurait donc aucun impact sur la position de l’équilibre. Par conséquent, l’option (E) ne peut pas être la réponse à cette question.
Donc, la réaction qui présenterait le comportement indiqué dans le graphique est (C). CH4 plus H2O réagissent de manière réversible pour produire CO plus trois H2, où Δ𝐻 est supérieur à zéro.
