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Chimie 5:
Chimie des solutions
Équilibre chimique
Fluorure d'hydrogène
Fluorure d'hydrogène
À 25 oC, dans un ballon de 3.00 L, on introduit 3.00 moles de H2 et
6.00 moles de F2.
a) Prévoir le sens d'évolution spontanée du système.
b) Calculer les concentrations des espèces chimiques à
l'équilibre.
la constante d'équilibre est K = 1.25 x 102 .
Réponse:
La réaction chimique, équilibrée, entre le dihydrogène
et le difluor, produisant le fluorure d'hydrogène s'ecrit:
H2(g) + F2(g) 2HF(g)
[H2]o = 3/3 = 1 M
[F2]o = 6/3 = 2 M
[HF]o = 0
La RICE table des concentrations , en M = mol/L, est:
Réaction | H2 | F2 |
2 HF |
Initiale | 1 | 2 |
0 |
Changée | - x | - x |
+ 2 x |
à l'Équilibre | 1 - y | 2 - y |
2y |
a)
Puisque [HF]o = 0 , donc Q = 0. La réaction doit
obligatoirement se diriger vers la droite pour atteindre
l'équilibre.
b)
Nous avons:
K = [HF]2/[H2][F2] = (2y)2/(1-y)(2 -y)
On doit résoudre l'équation:
(2y)2/(1-y)(2 - y) = 1.25 x 102
4y2 = 125(1 - y)(2 - y) = 125(2 - y - 2y + y2)
4y2 = 125(2 - 3y + y2)
250 - 375y + 125 y2 - 4 y2 = 0
121 y2 - 375 y + 250 = 0
Δ = (- 375)2 - 4(121)(250) = 19625
√(Δ) = 140.10
y1 = (375 + 140.10)/2 x 121 = 2.13
y1 = (375 - 140.10)/2 x 121 = 0.971
Sur le tableau , dans la dernière ligne, on ne peut pas
soustraire y1 = 2.13 de 1. On doit donc éliminer y1 et on retient seulement
y = 0.971 qui répond à la question.
Ainsi à l'équilibre, on a les concentrations suivantes:
[H2] = 1 - y = 1 - 0.971 = 0.029 M
[F2] = 2 - y = 2 - 0.971 = 1.029 M
[HF] = 2 y = 2 x 0.971 = 1.942 M
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