Exercices sur les Équilibres Chimiques
2ème BAC Sciences de la Vie et la Terre SVT
Exercice 1 : Identification d’équilibre
Parmi ces transformations, lesquelles sont des équilibres chimiques ?
- N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
- CH3COOH + C2H5OH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O
- 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Solution :
a) Non (réaction totale)
b) Oui (double flèche ⇌)
c) Non (électrolyse totale)
Exercice 2 : Constante d’équilibre
Écrire l’expression de K pour :
2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)
Solution :
\[ K = \frac{[SO_3]^2}{[SO_2]^2 [O_2]} \]
Exercice 3 : Sens d’évolution
Pour N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), K = 0.1. Si [N2O4] = 0.4 M et [NO2] = 0.2 M, dans quel sens évolue le système ?
Solution :
Q = [NO2]2/[N2O4] = 0.1 = K ⇒ Système à l’équilibre
Exercice 4 : Principe de Le Chatelier
Pour 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) ΔH < 0, quel est l'effet d'une augmentation de température ?
Solution :
Le système évolue dans le sens endothermique (←) pour absorber la chaleur ajoutée.
Exercice 5 : Effet de la pression
Pour N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g), quel est l’effet d’une augmentation de pression ?
Solution :
Le système évolue dans le sens qui réduit la pression (→ vers NH3 qui a moins de moles gazeuses).
Exercice 6 : Calcul de K
À l’équilibre : [A] = 0.1 M, [B] = 0.2 M, [C] = 0.4 M pour A + B ⇌ C. Calculer K.
Solution :
\[ K = \frac{[C]}{[A][B]} = \frac{0.4}{0.1 \times 0.2} = 20 \]
Exercice 7 : Ajout d’un catalyseur
Que se passe-t-il lorsqu’on ajoute un catalyseur à un système à l’équilibre ?
Solution :
Le catalyseur accélère les vitesses directe et inverse de manière égale sans déplacer l’équilibre.
Exercice 8 : Équilibre hétérogène
Écrire l’expression de K pour : CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g)
Solution :
\[ K = [CO_2] \]
(Les solides n’apparaissent pas dans l’expression)
Exercice 9 : Optimisation industrielle
Pourquoi utilise-t-on haute pression et basse température pour la synthèse de NH3 ?
Solution :
Pour déplacer l’équilibre vers NH3 (réaction exothermique avec diminution du nombre de moles).
Exercice 10 : Calcul des concentrations
Pour H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g), K = 50. Si initialement [H2] = [I2] = 0.1 M, calculer [HI] à l’équilibre.
Solution :
Tableau d’avancement :
\[ K = \frac{[HI]^2}{[H_2][I_2]} = \frac{(2x)^2}{(0.1-x)^2} = 50 \]
Résolution donne x ≈ 0.08 M ⇒ [HI] = 0.16 M