Au programme de ce chapitre
- I. L'énoncé
- II. Des équilibres colorés
- III. Une application industrielle : la synthèse de l'ammoniac
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
Un exemple corrigé
Exemple
- Chromate et dichromate : 2 CrO42− (jaune) + 2 H+ ⇌ Cr2O72− (orange) + H2O. Si on ajoute de l'acide (H+), la solution devient orange : l'équilibre se déplace vers la droite. Si on ajoute une base, qui consomme H+, elle redevient jaune.
- Dioxyde d'azote : 2 NO2 (brun) ⇌ N2O4 (incolore), réaction directe exothermique. Une ampoule plongée dans l'eau chaude devient brun foncé (sens endothermique ←) ; dans de la glace, elle pâlit (sens exothermique →).
- Chlorure de cobalt : [Co(H2O)6]2+ (rose) + 4 Cl− ⇌ [CoCl4]2− (bleu) + 6 H2O, réaction directe endothermique. Chauffer donne du bleu. Les petits indicateurs d'humidité au chlorure de cobalt deviennent roses quand l'air est humide : l'eau, un produit, est ajoutée, l'équilibre se déplace vers la gauche.
Lexique
- déplacement d'équilibre
- évolution d'un système vers un nouvel état d'équilibre après une perturbation
- principe de Le Chatelier
- un équilibre perturbé évolue dans le sens qui s'oppose à la perturbation
- compromis industriel
- choix de conditions qui concilient un bon rendement et une vitesse suffisante
- procédé Haber-Bosch
- synthèse industrielle de l'ammoniac à partir de diazote et de dihydrogène
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — appliquer la pression quand il n'y a pas de gaz, ou autant de moles de chaque côté. L'effet de pression ne concerne que les gaz. Pour H2 + I2 ⇌ 2 HI (2 moles de gaz de chaque côté), comprimer ne déplace rien. Dans l'estérification, tout est liquide : la pression n'a pratiquement aucun effet.
Piège — confondre déplacement de l'équilibre et changement de K<sub>c</sub>. Ajouter un réactif ou comprimer déplace l'équilibre, mais Kc garde la même valeur : le système rejoint une autre composition qui vérifie la même constante. Seul un changement de température modifie Kc.
Attention Une variation de pression n'a aucun effet si les deux côtés de l'équation comptent le même nombre de moles de gaz (par exemple H2 + I2 ⇌ 2 HI : 2 moles de gaz de chaque côté). Et seule la température modifie la valeur de Kc : un changement de concentration ou de pression déplace l'équilibre sans changer Kc.
L'astuce du prof
Astuce. Applique toujours trois temps : ce qui change, comment le système s'y oppose, ce que tu observes. Écris le sens de déplacement avant de conclure sur la couleur ou le rendement.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Le dioxyde d'azote et ses perturbations
Pour N2O4 (incolore) ⇌ 2 NO2 (brun), réaction directe endothermique, prévois le déplacement quand : a) on ajoute du NO2 ; b) on comprime le mélange gazeux ; c) on chauffe ; d) on ajoute un catalyseur. Précise l'effet sur la couleur.
Voir la correction
a) On ajoute un produit : l'équilibre va dans le sens inverse (vers N2O4). b) Il y a 1 mole de gaz à gauche et 2 à droite : une pression plus élevée favorise le côté qui en compte le moins, donc le sens inverse, et le mélange s'éclaircit (la couleur reste d'abord plus foncée par simple compression). c) Chauffer favorise le sens endothermique, c'est-à-dire le sens direct : plus de NO2, le mélange fonce. d) Un catalyseur ne déplace pas l'équilibre : la couleur finale est la même.
Exercice 2 — Quand la pression ne sert à rien
Pour l'équilibre H2 + I2 ⇌ 2 HI (tous gazeux), on diminue le volume du récipient de moitié. L'équilibre se déplace-t-il ? Que devient la couleur violette de I2 ? Et si l'on ajoute du H2 ?
Voir la correction
Il y a 2 moles de gaz de chaque côté : la pression n'a aucun effet sur la position de l'équilibre, qui ne se déplace pas. La couleur violette parait pourtant plus intense, parce que le même nombre de molécules se trouve dans un volume deux fois plus petit : c'est un effet de concentration, pas un déplacement. Si l'on ajoute du H2, un réactif, l'équilibre se déplace dans le sens direct : il se forme plus de HI et il reste moins de I2.