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La réaction chimique suivante fait partie du procédé d’Ostwald qui produit de l’acide nitrique : quatre NH3 gazeux plus cinq O2 gazeux en équilibre avec quatre NO gazeux plus six H2O gazeux. Laquelle des affirmations suivantes explique pourquoi le pourcentage de NO produit peut diminuer à mesure que la pression augmente ? (A) Le volume total de gaz augmente avec la réaction inverse. (B) Il y a moins de moles de gaz du côté des réactifs. (C) La réaction directe est favorisée par une augmentation de la pression. (D) L’augmentation de la pression déplace l’équilibre vers la droite.
Le procédé d’Ostwald est la méthode la plus couramment utilisée dans l’industrie pour synthétiser l’acide nitrique. L’acide nitrique produit est principalement utilisé dans la fabrication d’engrais. La partie du procédé d’Ostwald que nous examinons dans cette question est une réaction d’équilibre. On nous demande ce qui arrive à ce système d’équilibre lorsque la pression change.
Si nous voulons comprendre comment l’évolution des conditions affectera un système 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 ce changement. Dans un équilibre dynamique, les réactions directe et inverse se produisent à la même vitesse. Ainsi, aucun changement dans la concentration des produits et des réactifs n’est observé.
Dans cette question, nous voulons savoir ce qui se passe lorsque la pression augmente. Le principe de Le Chatelier nous dit que si la pression augmente, la position d’équilibre se déplace pour diminuer la pression. La pression dans un récipient de gaz est due à la collision de particules de gaz avec les parois du récipient. Plus il y a de particules de gaz dans le récipient, plus la pression est forte. Cela signifie que lorsque la pression augmente, la position d’équilibre doit se déplacer pour que moins de moles de gaz soient produites, ce qui diminue la pression.
Il y a neuf moles de gaz du côté des réactifs et 10 moles de gaz du côté des produits. Comme il y a moins de moles de gaz du côté des réactifs, nous savons que la réaction inverse est favorisée puisque la réaction inverse produit moins de moles de gaz. Lorsque la réaction inverse devient favorisée, nous disons que l’équilibre se déplace vers la gauche. En effet, plus de réactifs sont formés et les réactifs sont du côté gauche de l’équation.
Maintenant, nous avons suffisamment d’informations pour expliquer pourquoi le pourcentage de NO produit peut diminuer lorsque la pression augmente. Lorsque la pression augmente, l’équilibre se déplace vers le côté de la réaction ayant le moins de moles de gaz, ce qui entraîne une diminution de la pression. Dans ce cas, c’est le côté des réactifs. Le NO étant un produit dans cette réaction, le pourcentage d’oxyde nitrique diminue à mesure qu’il réagit pour former les réactifs. La réponse qui correspond à cela est le choix de réponse (B).
Le choix de réponse (A) est incorrect car le volume total de gaz diminue avec la réaction inverse puisqu’il y a moins de moles de gaz produites. Le choix de réponse (C) est incorrect car la réaction inverse est favorisée par une augmentation de la pression. Le choix de réponse (D) est incorrect car la pression croissante déplace l’équilibre vers la gauche vers les réactifs.
L’affirmation qui explique pourquoi le pourcentage de NO produit peut diminuer lorsque la pression augmente est qu’il y a moins de moles de gaz du côté des réactifs, choix de réponse (B).
