Vidéo question :: Calcul de la constante d’équilibre en fonction des concentrations compte tenu de la quantité initiale de chaque réactif | Nagwa Vidéo question :: Calcul de la constante d’équilibre en fonction des concentrations compte tenu de la quantité initiale de chaque réactif | Nagwa

Vidéo question :: Calcul de la constante d’équilibre en fonction des concentrations compte tenu de la quantité initiale de chaque réactif Chimie • Troisième année secondaire

L’ammoniac peut être produit par la réaction entre l’hydrogène et l’azote gazeux qui est représentée par l’équation suivante : 3 H₂ + N₂ ⇌ 2 NH₃. 5,00 mol d’azote gazeux et 5,00 mol d’hydrogène gazeux sont placés dans un récipient scellé qui a un volume de 20,00 dm³ à 500 K. À l’équilibre, seulement 0,25 mol d’azote est converti en ammoniac. Calculez la valeur de 𝐾_𝑐 à cette température, en donnant la réponse à trois décimales près.

05:05

Transcription de la vidéo

L’ammoniac peut être produit par la réaction entre l’hydrogène et l’azote gazeux représentée par l’équation suivante. Trois H2 plus N2 sont en équilibre avec deux NH3. 5,00 moles d’azote gazeux et 5,00 moles d’hydrogène gazeux sont placées dans un récipient scellé qui a un volume de 20,00 décimètres cubes à 500 kelvins. À l’équilibre, seulement 0,25 mole d’azote est convertie en ammoniac. Calculez la valeur de 𝐾 𝑐 à cette température, en donnant la réponse à trois décimales près.

𝐾 𝑐 est la constante d’équilibre en fonction des concentrations. La constante d’équilibre en fonction des concentrations exprime la relation entre les concentrations du réactif et du produit à l’équilibre. Prenons une équation de réaction générique où les lettres minuscules représentent des coefficients stœchiométriques et les lettres majuscules représentent des formules chimiques. En utilisant l’équation de réaction générique, nous pouvons écrire une expression de la constante d’équilibre en fonction des concentrations. Dans cette expression, les concentrations des produits à l’équilibre sont élevées à leurs coefficients stœchiométriques, puis divisées par les concentrations des réactifs à l’équilibre élevées à leurs coefficients stœchiométriques.

Nous pouvons utiliser les équations génériques pour nous aider à écrire une formule qui nous permettrait de calculer 𝐾 𝑐 pour la réaction donnée. Cela nous donne l’équation 𝐾 𝑐 égale la concentration de NH3 au carré divisée par la concentration de H2 au cube multipliée par la concentration de N2. Nous avons maintenant une équation pour calculer la constante d’équilibre en fonction des concentrations pour cette réaction. Mais la question ne nous donne pas les concentrations à l’équilibre des réactifs ou des produits, nous devrons donc les calculer. Pour nous aider, nous pouvons utiliser la méthode suivante. Dans cette méthode, nous allons noter le nombre initial de moles de chaque espèce impliquée dans la réaction, la variation du nombre de moles et le nombre de moles à l’équilibre.

On nous dit dans la question que 5,00 moles d’azote gazeux et 5,00 moles d’hydrogène gazeux sont placées dans un récipient scellé. Au départ, il y aura zéro mole de NH3, le produit. Nous pouvons désigner la variation du nombre de moles par 𝑥. La quantité de chaque réactif diminuera et la quantité du produit augmentera. La variation du nombre de moles doit refléter les coefficients stœchiométriques dans l’équation chimique. Ainsi, la quantité d’hydrogène diminuera de trois 𝑥, tandis que la quantité d’ammoniac augmentera de deux 𝑥. On nous dit dans la question que seulement 0,25 mole d’azote est converti en ammoniac. Comme le coefficient stoechiométrique de l’azote est un, la variation de sa quantité est moins 𝑥. Par conséquent, 0,25 mole doit être la valeur de 𝑥.

Nous pouvons alors remplacer 𝑥 par 0,25 et calculer la variation de quantité pour chaque espèce. Ainsi, la quantité d’hydrogène diminuera de 0,75 mole. La quantité d’azote diminuera de 0,25 mole. Et la quantité d’ammoniac augmentera de 0,5 mole. Si nous ajoutons la variation de quantité à la quantité initiale, nous pouvons calculer la quantité à l’équilibre. Nous trouvons qu’à l’équilibre, il y a 4,25 moles d’hydrogène, 4,75 moles d’azote et 0,5 mole d’ammoniac. Mais, pour utiliser l’équation 𝐾 𝑐, nous devons connaître la concentration de chaque espèce, pas la quantité. On nous dit dans la question que la réaction a lieu dans un récipient scellé d’un volume de 20,00 décimètres cubes. Donc, pour déterminer les concentrations d’équilibre, il suffit de diviser chaque quantité à l’équilibre par 20,00 décimètres cubes.

En effectuant ce calcul, nous trouvons la concentration à l’équilibre de chaque espèce. Maintenant, nous pouvons calculer la constante d’équilibre en fonction des concentrations. Nous pouvons insérer les concentrations d’équilibre dans l’équation par 𝐾 𝑐. Nous devons alors élever au carré la concentration de l'ammoniac et au cube la concentration de l'hydrogène. En multipliant les valeurs au dénominateur, on obtient 2,2789 fois 10 puissance moins trois moles puissance quatre par décimètre à la puissance douze. En effectuant la dernière étape du calcul, nous obtenons une valeur numérique de 0,27425.

Mais qu’en est-il de l’unité ? L’unité complexe ou non simplifiée est mole au carré par décimètre à la puissance six divisé par mole à la puissance quatre par décimètre à la puissance 12. Nous pouvons simplifier cette fraction complexe en multipliant le numérateur et le dénominateur par des décimètres à la puissance 12 par mole à la puissance quatre. Cela annulera le numérateur de la fraction complexe. Cette action permet également d'annuler certaines des unités de mole et de décimètre. Cela nous laisse avec le décimètre à la puissance six par mole au carré. Cette unité peut être réécrite sur une seule ligne : moles à la puissance moins 2 fois décimètres à la puissance six.

Enfin, pour compléter le problème, nous devons donner notre réponse à trois décimales. En arrondissant de manière appropriée, nous avons déterminé que la valeur de la constante d’équilibre en fonction des concentrations pour la réaction entre l’hydrogène et l’azote gazeux est de 0,274 mole puissance moins 2 fois décimètres puissance six.

Rejoindre Nagwa Classes

Assistez à des séances en direct sur Nagwa Classes pour stimuler votre apprentissage avec l’aide et les conseils d’un enseignant expert !

  • Séances interactives
  • Chat et messagerie électronique
  • Questions d’examen réalistes

Nagwa utilise des cookies pour vous garantir la meilleure expérience sur notre site web. Apprenez-en plus à propos de notre Politique de confidentialité