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Constante d'équilibre
P.151

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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE
90 minutes

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Constante d'équilibre




Une transformation chimique non totale tend vers un état d’équilibre.

➜ Comment caractériser la composition d’un système à l’équilibre ?


Objectifs

  • Déterminer la valeur du quotient de réaction à l’état final d’une transformation non totale.


Doc. 1
Réaction étudiée

bouteille de vinaigre blanc

Lors de cette expérience, on étudie la réaction acide‑base entre l’acide éthanoïque et l’eau. Cet acide est le soluté majoritaire du vinaigre.

Il est notamment utilisé au quotidien pour enlever les traces de calcaire et détartrer les bouilloires.

Doc. 2
Quotient de réaction

On considère une réaction chimique d’équation :

Le quotient de réaction est défini par la relation :


 : quotient de réaction
et  : concentrations des espèces en solution (mol·L-1)
 : coefficients stœchiométriques
 : concentration standard égale à mol·L-1

Seules les concentrations des espèces dissoutes en solution interviennent dans l’expression. Les espèces chimiques sous forme solide, notées (s), ou le solvant, composé liquide majoritaire, noté (l), n’apparaissent pas.

Doc. 3
Matériel nécessaire

  • Quatre béchers de 25 mL
  • pH‑mètre étalonné
  • Quatre solutions d’acide éthanoïque de concentration en soluté apporté :
    mol⋅L-1
    mol⋅L-1
    mol⋅L-1
    mol⋅L-1
  • Conductimètre étalonné

Données

  • Conductivités molaires ioniques à 25 °C :
    S⋅m2⋅mol-1 et
    S⋅m2⋅mol-1

Compétences

RAI/ANA : Élaborer un protocole

RAI/MOD : Modéliser une transformation

VAL : Analyser des résultats

Questions

1. Écrire l’équation de réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau .


2. Exprimer le quotient de réaction associé à cette réaction.


3. À l’aide des expressions littérales, dresser le tableau d’avancement de la réaction.

Avancement
État initial mol
État intermédiaire
État final

4. Exprimer la concentration en quantité de matière des ions oxonium en fonction de la conductivité de la solution et des conductivités molaires ioniques.


5. À l’équilibre, exprimer les concentrations en fonction de .


6. Proposer un protocole pour déterminer le quotient de réaction à l’équilibre, noté .


7. Calculer pour chacune des solutions d’acide. Comparer les valeurs obtenues à partir des quatre solutions d’acide avec des concentrations initiales différentes.
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Synthèse de l'activité

En déduire l’influence des conditions initiales sur la valeur du quotient de réaction à l’équilibre, appelée plus simplement constante d’équilibre et notée .
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