Fiche de révision : Transformation chimique d’un système

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs et composition des mélanges
2. Activité et équilibre chimique
3. Évolution et état final
4. Dilution et dosage à l’équivalence
5. Espèces ioniques en solution aqueuse

📖 1. Grandeurs et composition des mélanges

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression partielle : La pression qu’il exercerait s’il était seul dans le récipient.

📝 Points essentiels

• Les exemples de grandeurs extensives sont:
  • la masse
  • le volume
  • la charge électrique

📐 Formule — La fraction molaire d’une espèce i dans un mélange contenant une quantité totale de matière n_tot est donnée par $x_i = \frac{n_i}{n_{tot}}$, où n_i est la quantité de matière de cette espèce.

📐 Formule — La pression partielle P_k est reliée à la fraction molaire x_k et à la pression totale P par $P_k = x_k \cdot P$.

💡 Astuce mémo

Extensive = quantité de matière ; intensive = indépendance vis-à-vis de cette quantité

📖 2. Activité et équilibre chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Équilibre chimique : À l’état d’équilibre chimique, la composition du système n’a plus tendance à évoluer, alors que tous les composés chimiques, réactifs et produits, sont encore présents.

★ À maîtriser

📐 Formule — Les activités chimiques valent $a_{solide}=1$ pour un solide pur, $a_{liquide}=1$ pour un liquide pur, $a_{gaz}=\frac{P_k}{P^\circ}$ pour un gaz, $a_{soluté}=\frac{[soluté]}{C^\circ}$ pour une solution diluée et $a_{solvant}=1$ pour le solvant.

📐 Formule — La constante d’équilibre d’une réaction s’écrit $K^\circ = \prod_k (a_k^{eq})^{\nu_k}$, où a_k^eq est l’activité à l’équilibre et ν_k le coefficient stœchiométrique algébrique.

Compléments

📐 Formule — Pour la réaction aA(s) + bB(aq) = cC(g) + dD(aq), l’expression donnée de la constante d’équilibre est $K^\circ = \frac{P^\circ_{eq}[D]^d_{eq}}{[B]^b_{eq}}$.

💡 Astuce mémo

À l’équilibre, la composition reste stable mais réactifs et produits coexistent

📖 3. Évolution et état final

📝 Points essentiels

📌 Pour déterminer le sens d’évolution d’une réaction, on compare le quotient de réaction Q à la constante d’équilibre K° : si Q > K°, la réaction évolue dans le sens inverse ; sinon, elle évolue dans le sens direct.

• Pour déterminer l’état final d’une réaction équilibrée, on dresse un tableau d’avancement, on écrit K° en fonction de l’avancement à l’équilibre ξ_eq ou x_eq, puis on résout l’équation obtenue.

• Pour déterminer l’état final d’une réaction totale, on cherche le réactif limitant, puis on en déduit l’avancement final avec $\xi_{final}=\xi_{max}=\min\left(-\frac{n_k(t=0)}{\nu_k}\right)$.

💡 Astuce mémo

Comparer Q à K, dresser le tableau d’avancement, puis déterminer l’avancement final

📖 4. Dilution et dosage à l’équivalence

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Lors d’une dilution, le volume de la solution augmente, mais le nombre de moles des espèces en solution reste inchangé.
• Équivalence : À l’équivalence d’un dosage, les réactifs ont été versés dans des proportions stœchiométriques.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Lors d’une dilution, la conservation de la quantité de matière donne $n_{initial}=n_{final}$, soit $C_{initial}V_{initial}=C_{final}V_{final}$.

📐 Formule — À l’équivalence, les quantités de matière et les concentrations vérifient $\frac{n_{1,initial}}{|\nu_1|}=\frac{n_{2,eq}}{|\nu_2|}$ et $\frac{C_1V_1}{|\nu_1|}=\frac{C_2V_{2,eq}}{|\nu_2|}$.

💡 Astuce mémo

Dilution : volume augmente → quantité de matière conservée

📖 5. Espèces ioniques en solution aqueuse

📝 Points essentiels

📌 En solution aqueuse, les espèces sont ionisées ; il faut donc considérer les ions effectivement présents pour déterminer la réaction ou écrire l’équation-bilan.

• Les espèces ionisées à prendre en compte sont:
  • Mn²⁺ et SO₄²⁻ pour MnSO₄
  • H⁺ et Cl⁻ pour l’acide chlorhydrique
  • Na⁺ et HO⁻ pour la soude
  • Ag⁺ et Cl⁻ pour AgCl
  • Cu²⁺ et SO₄²⁻ pour CuSO₄

💡 Astuce mémo

En solution, chaque électrolyte se sépare en ses ions constitutifs