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DEPLACEMENT DES EQUILIBRES CHIMIQUES Loi de modération Prérequis Cocher la proposition correcte : … Un système est dit en état d’équilibre chimique si en dehors de toute intervention du milieu extérieur, les réactifs et les produits de la réaction sont présents dans le système et leurs quantités de matière ne change pas. …Un équilibre est dit dynamique si v(1) moleculaire= v(-1) moleculaire ≠ 0 … Un système chimique est en équilibre si Π = K … Une réaction endothermique absorbe de l’énergie thermique du milieu extérieur, elle tend à baisser la température du système. … Une réaction exothermique cède de l’énergie thermique au milieu extérieur, elle tend à élever la température du système. … Une réaction athermique ne fait aucun échange d’énergie thermique avec le milieu extérieur. nRT nVT L’équation d’état des gaz parfait est : … P = …P = … P = nVTR V R

Situation problème: LES ENCRES DE SECURITE Microsoft réalise certains de ses autocollants de sécurité (apposés sur les boîtiers des logiciels) avec un hologramme et une encre thermosensible que les contrefacteurs ont bien du mal à reproduire, et qui permet de déceler les contrefaçons. 1. L'encre thermochromique est une encre thermosensible, qui passe du bleu au blanc lorsqu'on la frotte légèrement. 2. Les entailles qui apparaissent sur le certificat infalsifiable sont de petits trous qui se déchirent lorsqu'on essaie de détacher le certificat de la tranche de l'emballage. 3. Une image masquée est incrustée dans le logo Microsoft. Si vous tenez le certificat près d'une source lumineuse et que vous le penchez légèrement de manière à ce que le bord inférieur soit à hauteur des yeux et le bord supérieur pointé vers la lumière, vous verrez apparaître les lettres «OK». L’encre thermosensible trouve beaucoup d’application… En Amérique, la société […] commercialise un vernis à ongles thermosensible. Les ongles de vos petites filles peuvent ainsi changer de couleur comme par magie

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I – Effet de la variation de pression à température constante sur un système fermé en équilibre. Activité 1 On considère un système fermé composé de dioxyde d’azote NO2 de couleur brune et de tétraoxyde de diazote N2O4 en équilibre chimique. 1. Suite à une brusque compression du mélange gazeux de tétraoxyde de diazote et de dioxyde d'azote initialement en équilibre en équilibre on observe que la couleur brune du mélange devient plus intense puis revient rapidement à état initial.

) ) ) Compression brusque

Pression constante

a. Ecrire l’équation chimique de la transformation en équilibre. b. Pourquoi l’intensité de la couleur du mélange devient plus importante lorsqu’on augmente brusquement la pression ? c. Pourquoi la couleur intense (brun foncé) disparaît rapidement ? 2. Suite à une brusque expansion du mélange gazeux initialement en équilibre on observe que l’intensité du mélange gazeux devient plus faible puis augmente de nouveau.

)

) )

Expansion brusque

Pression constante

a. Pourquoi l’intensité de la couleur du mélange devient plus faible lorsqu’on diminue brusquement la pression ? b. Pourquoi l’intensité de cette couleur devient plus de nouveau plus importante ? 3. Généralisation et conclusion

II – Effet de la variation de la température à pression constante sur un système fermé en équilibre.

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Caractère énergétique d’une réaction : Exemple : soit la transformation chimique symbolisée par la réaction : (1) ⎯⎯ ⎯ → N 2O4 2NO 2 ←⎯⎯ ⎯ ( −1)

La réaction (1) est exothermique La réaction (2) est endothermique

Activité 2 On immerge un seringue fermé contenant un mélange gazeux de dioxyde d’azote et de tétraoxyde d’azote successivement dans de l’eau chaude et dans de l’eau glacée. La pression est maintenue constante dans chaque cas.

)

)

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Température ambiante

2

Eau chaude 3

)

Eau froide

1. Noter la teinte du mélange gazeux dans chaque cas 2. Interpréter les observations 3. Généralisation et conclusion Application : Quelle l’effet d’une augmentation de température ou d’une baisse de température d’un système chimique en équilibre représenter par l’équation : ⎯⎯ → Ester+Eau . Alcool + Acide carboxylique ←⎯ ⎯

III – Effet de la variation de la concentration à température et à pression constante sur un système fermé en équilibre. Activité 3 Ajoutons quelques gouttes d'hydroxyde de sodium NaOH de concentration égale à 0,1 mol.L-1 à une solution 0,1 M environ de sulfate de cuivre (II) CuSO4. Noter la formation d'un précipité bleu de dihydroxyde de cuivre (II) Cu(OH)2. A la fin de la précipitation, le système contient Cu(OH)2 solide et une solution saturée en dihydroxyde de cuivre (Cu2++2OH-) Soit deux systèmes (A) et (B) contenant chacun, un peu du précipité bleu de dihydroxyde de cuivre Cu(OH)2 et trois à cinq millilitres de la solution saturée de dihydroxyde de cuivre. Ajouter dans le tube à essai (A) quelques gouttes d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène de concentration égale à 1 mol-1 environ. Noter ce qui se produit. Ajouter dans le tube à essai (B) quelques gouttes d'une solution aqueuse d'ammoniac 1 M environ. Noter vos observations.

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1. Les systèmes décrits par les tubes à essai (A) et (B) sont-ils en état d'équilibre chimique ? 2. Quelle réaction se produit quand on ajoute quelques gouttes d'une solution aqueuse de chlorure d’hydrogène au contenu du tube à essai (A) ? Ecrire l’équation chimique correspondante ? Comment varie la concentration des ions hydroxyde dans ce cas ? 3. Généralisation et conclusion

III – Enoncé de la loi de modération. III –1 Les facteurs d’équilibres Activité 4 Rappeler d’après ce qui précède les facteurs pouvant perturber l’état d’équilibre d’un système chimique initialement en état d’équilibre.

III –2 Enoncé de la loi de modération Activité 5 D’après les conclusions des paragraphes précédents déduire une conclusion générale.

Exercice : On considère la transformation chimique symbolisée par l'équation chimique : (1) ⎯⎯→ CO (g) + 2H 2(g) ←⎯⎯ CH 3OH (g) (-1)

La réaction (-1) étant endothermique. Comment varie la quantité de méthanol présente à l'équilibre chimique si : 1. on comprime le système à température constante ? 2. on ajoute un catalyseur soigneusement choisi ? 3. on augmente la température à pression constante ? 4. on additionne à température et volume gazeux constants du monoxyde de carbone CO gaz?

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