Equilibres simultanés : mélange d'acides n°1

La méthode décrite au premier paragraphe du chapitre sur les équilibres chimiques s'applique de la même façon lorsque plusieurs réactions chimiques se déroulent simultanément , la seule différence venant du fait qu'il faudra à présent écrire plusieurs égalités "quotient réactionnel = constante d'équilibre" et tenir compte de l'ensemble des réactions possibles pour établir les relations provenant de l'écriture des bilans réactionnels.

La principale difficulté consistera à résoudre le système d'équations obtenu le plus rapidement possible mais sans approximations incorrectes...

Ce type de situation se rencontre souvent par exemple dans l'étude des réactions acido-basiques en solution aqueuse.

Exemple : Equilibres homogènes , Mélange d'une solution d'acide méthanoïque et d'acide éthanoïque.

Soit un litre d'une solution aqueuse contenant 0,01 mol d'acide méthanoïque et 0,1 mol d'acide éthanoïque . Calculez les concentrations des ions présents dans cette solution.

Données :

réaction 1 :

réaction 2 :

réaction 3 :

  • Solution non-détaillée :

espèce

concentrations en

  • Solution détaillée :

Remarquons tout d'abord que la troisième réaction possède une constante d'équilibre si faible par rapport aux deux autres qu'elle n'aura pas d'influence sur le bilan de formation de l'ion . On ne prendra donc en compte cette réaction que pour calculer la concentration des ions une fois la concentration des ions calculée.

On a donc deux relations à l'équilibre :

et

puisque l'activité de l'eau est assimilée à 1. Les concentrations des espèces sont exprimées en mol.L-1 et c° représente la concentration de référence d'une mol.L-1. Ces deux égalités doivent être complétées par les relations de bilan réactionnel ci-dessous où et représentent les avancements de réaction respectifs des réactions 1 et 2.

espèce

quantité de matière initiale

0,01

0,1

0

0

0

quantité de matière finale

0,01-

0,1-

concentrations en

0,01-

0,1-

En remplaçant les concentrations par leurs expressions en fonction des avancements de réaction dans les deux relations ci-dessus, on obtient un système de deux équations à deux inconnues. L'une des deux relations permet d'exprimer en fonction de et donc de disposer d'une seule équation à une inconnue, équation que l'on résoud par approximations successives. On trouve et et les concentrations des espèces présentes sont :

espèce

concentrations en

Légende :
Apprendre
S'évaluer
S'exercer
Observer
Simuler
Réalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)