Équilibre hétérogène : cas n° 3 [Equilibres chimiques]

Équilibre hétérogène : cas n° 3

Dans un récipient de volume invariable 5 L , préalablement vidé, on place 0,1 mol de Chlorure d'argent \(\textrm{AgCl}\) solide puis on introduit lentement du gaz ammoniac \(\textrm{NH}_3\). Le dispositif est maintenu à température constante 273 K, température pour laquelle la constante d'équilibre^[1] de la transformation ci-dessous vaut 15,6.

\(\mathbf{2.\textrm{AgCl (s)} + 3.\textrm{NH}_3\textrm{ (g)}\Leftrightarrow 2.\textrm{AgCl,} 3.\textrm{NH}_3\textrm{ (s)} K = \textrm{15,6}}\)

Indiquez l'état final du système et l 'avancement de réaction^[2] lorsqu'on a introduit 1 mol de \(\textrm{NH}_3\) .

Notes

constante d'équilibre K (définition)
A toute réaction chimique est associée une constante d'équilibre (ou constante de réaction) notée K .
Cette constante K est reliée à l'enthalpie libre standard de la réaction à la température T , \(\mathrm{D_rG°_T}\) , par la relation
\(\Delta\mathrm{_rG°_T = R.T. ln (K)}\)
La constante K peut être calculée à diverses températures de façon plus ou moins approximative (voir le calcul de K).
L'intérêt fondamental de connaître la valeur de K est de pouvoir calculer l'état final d'un système en exploitant la relation \(\mathrm{Q_{eq} = K}\) où \(\mathrm{Q_{eq}}\) est le quotient réactionnel à l'équilibre.
Avancement de réaction
Pour une réaction écrite sous la forme \(\sum \mathrm{v_i~X_i = 0}\) , l'avancement de réaction \(\xi\) se définit de façon différentielle :
\(\mathrm{d\xi = dn_i / v_i}\)
où \(\mathrm{n_i}\) représente la quantité de matière (mol) du constituant i et\( \mathrm{v_i}\) son coefficient stœchiométrique (positif pour un produit, négatif pour un réactif).
\(\xi\) a la dimension d'une quantité de matière (mol) puisqu'un coefficient stoechiométrique est sans dimension.
L'intégration conduit à \(\xi = (\mathrm{n_i-n_i°)/v_i}\)
où \(\mathrm{n_i}\) et \(\mathrm{n_i°}\) sont les quantités de i à un instant donné et à l'état initial.