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Vidéo de question : Identifier le changement d’un système à l’équilibre qui ne déplacera pas l’équilibre vers la gauche Chimie

Considérez la réaction donnée ci-dessous : 3 A (g) + 2 B (g) ⇌ 2 C (g) + D (g), Δ𝐻 = −175 kJ/mol. Lequel des changements suivants ne déplace pas l’équilibre vers la gauche ? [A] retirer la moitié de B de la réaction [B] augmenter la concentration de D [C] diminuer la pression [D] diminuer la température [E] augmenter la température

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Transcription de vidéo

Considérez la réaction donnée ci-dessous. Trois A gazeux plus deux B gazeux sont en équilibre avec deux C gazeux plus D gazeux. Δ𝐻 est égal à moins 175 kilojoules par mole. Lequel des changements suivants ne déplace pas l’équilibre vers la gauche ? (A) retirer la moitié de B de la réaction. (B) augmenter la concentration de D. (C) diminuer la pression. (D) diminuer la température. (E) augmenter la température.

Dans cette question, on nous donne une réaction d’équilibre. Si nous voulons comprendre comment des changements de conditions affecteront une réaction d’équilibre, nous devons nous référer au principe de Le Chatelier. Le principe de Le Chatelier stipule que pour un équilibre dynamique, si les conditions changent, la position de l’équilibre se déplacera pour contrer le changement. L’équilibre atteint pour une réaction chimique est un équilibre dynamique. Cela signifie que la réaction directe, où les réactifs réagissent pour former les produits, et la réaction inverse, où les produits réagissent pour former les réactifs, se produisent à la même vitesse. Les réactions directe et inverse s’équilibrent, de sorte qu’aucun changement macroscopique n’est observé.

Lorsque les conditions changent, le principe de Le Chatelier nous dit que la position de l’équilibre se déplacera pour contrer le changement. Au niveau microscopique, le changement des conditions favorise la réaction directe ou la réaction inverse. Lorsque la réaction directe est favorisée, la position de l’équilibre sera plus vers les produits qu’elle ne l’était avant le changement. Ou, en utilisant le langage utilisé dans cette question, nous pouvons dire que la position de l’équilibre se déplacera vers la droite. Si la réaction inverse est favorisée, la position de l’équilibre se déplacera vers la gauche, vers les réactifs. Explorons cette théorie en voyant quel effet auront les changements décrits par les choix de réponse.

La question nous demande d’identifier quel changement ne déplacera pas l’équilibre vers la gauche. Donc, le bon choix de réponse sera le changement qui favorise la réaction directe, vers la droite. Examinons maintenant les changements dans les choix de réponses. L’énoncé (A) décrit l’élimination de la moitié de B de la réaction. Ce schéma représente à quoi pourrait ressembler le système à l’équilibre, chaque espèce étant représentée par une balle de couleur différente. Une fois que la moitié des particules B ont été éliminées, le système n’est plus en équilibre. Pour rétablir l’équilibre, la réaction inverse sera favorisée pour produire davantage de particules de B. Donc, ce changement entraînera un déplacement de l’équilibre vers la gauche. Donc, le choix de réponse (A) n’est pas correct.

Remettons le schéma à son équilibre initial et examinons l’énoncé (B). L’augmentation de la concentration de D fera que le système ne sera plus en équilibre. À la suite de ce changement, les particules de D en excès vont réagir, ce qui réduira la concentration de D. Donc, la réaction inverse sera favorisée dans ce cas. Ce changement entraînera également le déplacement de l’équilibre vers la gauche. Le choix de réponse (B) n’est pas correct.

Dans le choix de réponse (C), la pression diminue. La pression dans un récipient de gaz est due à la collision des particules de gaz avec les parois du récipient. Plus il y aura de collisions avec les parois du récipient, plus la pression sera élevée. Cela signifie qu’un récipient contenant plus de particules de gaz aura une pression plus élevée qu’un récipient contenant moins de particules de gaz. Si la pression diminue, la position de l’équilibre se déplacera pour augmenter la pression. Et la pression augmentera s’il y a plus de particules de gaz dans le système. Il y a cinq particules de gaz du côté des réactifs et trois particules de gaz du côté des produits. Donc, pour rétablir l’équilibre, la réaction inverse est favorisée puisqu’elle augmente le nombre de particules de gaz dans le système. Donc, ce changement va également déplacer l’équilibre vers la gauche.

Les deux choix suivants sont relatifs à la température, donc regardons-les en même temps. Nous savons que si la température diminue, l’équilibre se déplacera pour augmenter la température, et l’inverse se produira si la température augmente. Mais comment une réaction chimique augmente-t-elle ou diminue-t-elle la température ? Les réactions chimiques peuvent libérer ou absorber de l’énergie de l’environnement sous forme de chaleur. Si de l’énergie est libérée dans l’environnement, la température de l’environnement augmentera. Si le système absorbe de l’énergie de l’environnement, la température de l’environnement diminuera.

Une réaction qui libère de la chaleur est appelée exothermique. Les réactions exothermiques ont une variation d’enthalpie, Δ𝐻, qui est inférieure à zéro. Les réactions qui absorbent de l’énergie sont appelées endothermiques. Δ𝐻 est ici supérieur à zéro. La variation d’enthalpie indiquée ici est négative. Cela signifie que la réaction directe est exothermique. Lorsqu’une réaction réversible est exothermique dans une direction, la direction opposée sera endothermique et vice versa. Donc, nous savons que la réaction directe augmentera la température de l’environnement. Et la réaction inverse diminuera la température de l’environnement. Donc, la réaction directe sera favorisée si la température diminue. Autrement dit, l’équilibre se déplacera vers la droite. Si la température augmente, la réaction inverse sera favorisée. Donc, l’équilibre se déplacera vers la gauche.

Donc, pour la réaction qui nous a été donnée, le seul changement indiqué dans les options de réponse qui ne déplacerait pas l’équilibre vers la gauche est la diminution de la température.

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