Constante d'équilibre

[invite7c47d794]

Bonjour a tous. Je n'arrive pas a résoudre cet exercice .

"Un mélange a l'équilibre contient 0.2 mol d’hydrogène gazeux ; 0.8 mol de dioxyde de carbone, 0.1 mol de monoxyde de carbone ainsi que 0.4 mol de vapeur d'eau dans un contenant de 1 l a 298k. Combien de moles de dioxyde de carbone devrait on ajouter a température et a volume constants pour que la quantité de monoxyde de carbone augmente jusqu’à 0.2 mol ?


L'équation est la suivante: CO (g) + H2O (g) = CO2 (g) + H2 (g)"

Ce que j'ai fait, j'ai calculé la constante d'équilibre avec les premières valeurs .et j'ai trouvé un Ke de 4 . Ensuite j'ai remplacé la pression partielle des 0.1mol de monoxyde de carbone par 2 , et la pression partielle du CO2 était inconnue, j'ai cherché et j'ai trouvé que la pression partielle du dioxyde de carbone était de 39.122, auxquels j'ai soustrait la pression partielle du nombre de mol présentes au départ, soit 0.8 et je trouve que le nombre de moles de dioxyde de carbone a ajouté est de 0.8 alors que la réponse serait d'aprés le corrigé de 3.3 mol. Je suis sûr (croisons les doigts) de ne pas avoir fait de fautes d'unité , m3 pour le volume , transformé les pascals en atm. etc....

Si quelqu'un pouvais me dire ou je me suis trompé. Merci a vous
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[invitedfb0f2c6]

Bonsoir,

Pour commencer
Tu dois utiliser la loi de Dalton (tu peux facilement trouver les fractions molaires)
Tu injectes les pressions partielles trouvées dans la relation donnant la cst d'équilibre en fonctions des pressions partielles, ce qui te permet de trouver justement le K ...

[invite7c47d794]

Moi j'ai fait nombre de mol x RT/ volume qui donne la pression partielle de la molécule , ce qui revient au meme j'imagine (presque sûr) , donc je sais trouver la constante mais je ne sais pas pourquoi je ne trouve pas le bon nombre de mol ..... ^^

[moco]

Ce problème est irréel. Il est rigoureusement impossible de mettre 0.4 mole d'eau dans un récipient de 1 litre à 298 K, et d'obtenir que l'eau existe sous forme de vapeur. 0.4 mole d'eau, c'est 7.2 g d'eau. Et 7 mL d'eau placé dans un récipient de 1 litre à 20°C est presque entièrement sous forme liquide.

Ceci dit, à supposer que ce problème ait un sens, je ne vois pas pourquoi tu t'acharnes à calculer des pressions de vapeur. Il faut raisonner au niveau des moles, et c'est tout.
Dans l'équilibre final, on doit avoir 0.2 et pas 0.1 mole de CO, donc 0.1 mole de plus. Il y aura aussi 0.1 mole de plus de H2O, donc un total de 0.5 mole H2O. Pour cela il faudra rajouter x mole de CO2, dont 0.1 mole sera consommé pour déplacer l'équilibre. Et le nombre de mole de H2 doit diminuer de la même quantité que la création de CO et H2O, à savoir de 0.1 mole. Le nouvel équilibre sera caractérisé par une constante Ke = 4 définie par :

Ke = n(CO2)·n(H2)/n(CO)·n(H2O) = (0.8 + x - 0.1)(0.2 - 0.1)/(0.2·0.5) = 4

C'est une simple équation. Il ne reste plus qu'à la résoudre. Vas-y !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite7c47d794]

N'est on pas supposé utiliser la formule des pressions partielles ? Car les composées sont des gaz ? J'ai dans mon cours que la constante d'équilibre est calculée avec les pressions partielles pour les gazs, et les concentrations pour les solutions .

[invitedfb0f2c6]

Moco, tu as juste mais tu vas trop vite...

Pour ce type d'exercice il est plus (beaucoup beaucoup plus) rigoureux d'utiliser les pressions partielles qu'utiliser le nombre de mol. Bon c'est sur que à partir des pressions partielles en en faisant les simplifications d'usage tu retombes sur ton résultat, mais c'est une mauvaise habitude que encourager les étudiants à simplifier comme ça.

Ke = n(CO2)·n(H2)/n(CO)·n(H2O) = (0.8 + x - 0.1)(0.2 - 0.1)/(0.2·0.5) = 4

Je conseille à amineakil de toujours poser tranquillement un tableau d'avancement à partir des données du début. Il doit retrouver alors un avancement de 0,1 mol et donc retomber sur le résultat de Moco...

[invitedfb0f2c6]

Pour expliciter un peu plus ;

La constante thermodynamique d'equilibre est égale au produit des activité (avec bien sur les coef stoechio à la puissance). Dans le cas des produits sous forme gazeuse on peut faire l'approximation a=P partielle

Comme Ppartielle=Xi.Ptotale, et que l'on est dans le cas particulier A(g) + B(g) = C(g) + D (g) on montre que l'on peut simplifier K=nC.nD/nA.NB

[invite7c47d794]

Excusez moi mais je n'ai pas compris. J'ai calculé Ke de mon coté et j'ai mis que Ke= Pression partielle des produits/Pression partielle des réactifs, tout en gardant les valeurs des mol de H2 et de H2O mais en changeant celle de CO , celle de CO2 étant inconnue et je trouve pas la bonne solution .

[invite7c47d794]

Si vous pouviez m'expliquer avec les pressions partielle j'ai du mal avec votre equation vu que j'utilise les pressions partielle , je ne comprend pas le fait que on ajoute 0.1mol d'un coté et on retranche 0.1 de l'autre :/

EDIT: J'ai réussi a trouver le résultat avec votre équation mais j'ai du mal a compredre comme j'ai dit le fait qu'on ajoute 0.1 mol d'un coté et qu'on retranche de l'autre

[invitedfb0f2c6]

Salut

Le 0,1 mol correspond à l'avancement de la réaction.
Si tu ne comprends pas le pourquoi des signes, il faut que tu retravailles les tableaux d'avancement.

[moco]

La donnée dit qu'on a 0.1 mole au début et qu'on veut obtenir à la fin 0.2 mole de CO. Cela veut dire qu'il faut fabriquer la différence, donc 0.1 mole de CO en utilisant l'équation écrite, qu'il faudra considérer en sens inverse, donc de droite à gauche. Il faudra donc consommer des produits indiqués à droite. Il faudra donc qu'on puisse disposer au moins de 0.1 mole de CO2 et de H2 à droite, et si possible davantage, si on veut pouvoir fabriquer les 0.1 mole de CO supplémentaire. C'est le cas puisque dans cet équilibre il y a 0.2 mole H2 et 0.8 mole CO2.
La seule façon de parvenir à obtenir un tel surcroît de CO, c'est d'ajouter un certain nombre de moles de l'un des produits de droite, car la loi d'action de masse dit que si, à un équilibre, on ajoute un supplément de l'un des produits, la nature s'arrange pour consommer un peu de cet excès afin de rétablir l'équilibre. C'est bien ce que propose le problème. Le problème aurait pu proposer d'ajouter H2 ou CO2. C'était égal. Mais ici on ajoute du CO2, et exactement x mole de CO2.
Le mélange ainsi obtenu,après cette adjonction, contient 0.2 mole H2, 0.8 + x mole CO2, 0.1 mole CO, et 0.4 mole H2O. Mais il n'est pas à l'équilibre. Pour qu'il soit à l'équilibre, il faut que 0.1 mol CO et 0.1 mole H2O soit formé à gauche, Et bien entendu, il faudra consommer une quantité équivalente de CO2 et de H2, donc 0.1 mole de CO2 et 0.1 mole de H2. Ces nombres sont égaux à cause de l'existence d'un coefficient 1 devant les quatre produits mentionnés dans l'équation.
A l'équilibre final, il y aura 0.1 + 0.1 = 0.2 mole CO, 0.4 + 0.1 = 0.5 mole H2O, 0.8 + x - 0.1 mole CO2 et 0.8 - 0.1 mole H2.
De là, tu poses la formule pour K, et tu tires x.
Compris ?