Tables RICE

Équilibre des tableaux RICE

Avant de nous plonger dans les tableaux RICE, passons en revue les bases de l' équilibre dynamique et de la constante d'équilibre. Lorsqu'une réaction chimique atteint un point où les concentrations des réactifs et des produits ne changent plus (restent constantes), elle a atteint l'équilibre.

Lorsqu'une réaction atteint l'équilibre , cela ne signifie pas qu'elle s'est arrêtée, mais seulement qu'elle réagit dans les deux sens au même rythme. En d'autres termes, la vitesse d'avancement et la vitesse de recul de la réaction sont égales !

$$ A \N-rightleftharpoons B $$

La figure 1 montre un graphique de la concentration en fonction du temps pour le réactif A et le produit B. Tu remarqueras que le réactif A est passé d'une concentration de 0,7 M à une concentration de 0,3 M, tandis que le produit B est passé d'une concentration de 0 M à une concentration de 0,2 M.

Figure 1. Graphique de la concentration en fonction du temps pour A et B, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Ainsi, le changement de concentration de A est égal à - 0,4 M, tandis que le changement de concentration de B est de + 0,2 M. Puisque A a diminué deux fois plus que B a augmenté, cela signifie que pour produire un B, nous avons besoin de deux A.

$$ \color {orchid} 2 \color {black} A_{(aq)} \à B_{(aq)} $$

Maintenant, la constante d'équilibre (_Keq) est simplement le rapport entre la concentration des produits et la concentration des réactifs à l'équilibre.

• Si K est supérieur à 1, les produits sont favorisés (et le sens de la marche est favorisé).
• Si K est inférieur à 1, les réactifs sont favorisés (et le sens de la réserve est favorisé).

$$ K_{eq} = \frac{[Produits]}{[Réactifs]} $$

Dans ce cas, la constante d'équilibre est :

$$ K_{eq} = \frac{[Produits]}{[Réactifs]} = \frac{[B]}{[A]^{\color {orchid} \textbf{2}}} = \frac{[0,2]}{[0,3]^{\color {orchid}2}}=2,2 $$.

Prenons un exemple :

Lorsqu'il s'agit de calculs d'équilibre chimique, nous pouvons utiliser les tableaux RICE pour indiquer la concentration initiale, la variation de la concentration et la concentration à l'équilibre des réactifs et des produits dans une réaction chimique.

Tableaux RICE : Signification

Commençons par examiner la signification des tableaux RICE. Dans le terme RICE, R signifie "réaction", I signifie "concentrations initiales", C signifie "changement de concentration" et E signifie "concentration à l'équilibre".

À titre d'exemple, disons que nous avons une réaction chimique dans laquelle 1,50 mol de N2_et 3,50 mol de_H2 sont laissés à l'équilibre dans un récipient de 1 L à 700 °C pour former du _NH3 comme produit. Calculons la constante d'équilibre de cette réaction si la concentration d'équilibre de _2NH3 est de 0,540 M.

$$ N_{2} (g) + \color {orchid}3 \color{noir}\text{ }H_{2} (g)\rightleftharpoons \color {orchid}2 \color{noir}\text{ }NH_{3}(g) $$

Étape 1 : Construis un tableau RICE pour trouver la concentration de_CO2 à l'équilibre.

La première chose à faire est de dessiner le tableau RICE, comme le montre la figure ci-dessous. Le meilleur endroit pour le construire est sous la réaction chimique.

Figure 2. Un tableau RICE vide, Isadora Santos- StudySmarter Originals.

Étape 2. Remplis les lignes avec les valeurs de la concentration initiale, du changement de concentration et des concentrations d'équilibre.

Dans la ligne I , nous devons ajouter les concentrations initiales des réactifs et des produits. La concentration initiale de _N2 est de 1,50 mol/L tandis que la concentration initiale de_H2 est de 3,50 mol/L. Pour le produit _NH3, nous pouvons simplement ajouter 0 car au début de la réaction, aucun produit ne s'est encore formé.

Dans la ligne C, nous devons écrire le changement de concentration dû à la réaction en utilisant les coefficients stœchiométriques de réaction donnés. "x" représente le changement de concentration.

• N2_a un coefficient de 1.
• _H2 a un coefficient de 3.
• _NH3 a un coefficient de 2.

Enfin, nous devons remplir la ligne E en ajoutant les concentrations du réactif et du produit à l'équilibre en fonction de la concentration initiale et de sa variation en x.

Figure 3. Comment remplir un tableau RICE, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Étape 3. Détermine l'expression de l'équilibre pour la réaction.

Il nous faut maintenant écrire l'expression de l'équilibre de la réaction chimique.

$$ K_{eq} = \frac{[Produits]}{[Réactifs]} = \frac{[NH_{3}]^{\color {orchid}\textbf{2}}{[N_{2}][H_{2}]^{\color {orchid}\textbf{3}} $$

Étape 4. Résoudre la constante d'équilibre (_Keq)

Maintenant que nous connaissons l'équation d'équilibre de cette réaction chimique, nous pouvons trouver la constante d'équilibre (_Keq). Mais d'abord, remarque que le problème nous indique que la concentration d'équilibre de _NH3 est de 0,540 M. Nous pouvons donc l'utiliser pour résoudre "x".

$$ [NH_{3}]_{eq} = + 2x = 0,540 \text { }M $$$x = 0,270\text{ } M$$$.

Maintenant que nous connaissons la valeur de x, nous pouvons enfin résoudre la constante d'équilibre (_Keq).

$$ K_{eq} = \frac{[NH_{3}]^{\color {orchid}\textbf{2}}{[N_{2}][H_{2}]^{\color {orchid}\textbf{3}} = \frac{[0.540 ]^{\color {orchid}\textbf{2}}{[1,50 - 0,270][3,50 -0,270]^{\color {orchid}\textbf{3}} = 0,0122 $$.

Tableaux de RICE : exemples

Résolvons maintenant un autre exemple en utilisant les tableaux RICE.

Dans un récipient de 1,0 L, on ajoute 4 moles de NO et on les laisse atteindre l'équilibre pour la réaction ci-dessous. À l'équilibre, il y a 1,98 moles de _N2 présentes. Détermine combien de moles de NO sont présentes dans le mélange à l'équilibre.

$$ \color {orchid} 2 \color {black}\text{ NO} (g) \rightleftharpoons \text{N}_{2} (g)\text{ + O}_{2} (g) $$

Tout d'abord, nous devons construire une table de glace et la remplir avec les informations données par la question. Remarque que la seule concentration initiale dont nous disposons est celle de NO car, à ce stade de la réaction, aucun produit n'est présent !

Figure 4. Exemple de tableau RICE, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Puisque la quantité de _N2 à l'équilibre nous est donnée, nous pouvons l'utiliser pour résoudre x.

$$ 0 +x = 1,98 $$ $$ x = 1,98 $$

Maintenant que nous avons la valeur de x, nous pouvons déterminer la concentration de NO à l'équilibre, qui est de 4 - 2x.

$$ [NO]_{eq} = 4 - 2x = 4-2(1,98) $$ $$ x = 0,04\text{ } M $$

Tableau RICE : Problèmes pratiques

Maintenant que tu as appris à remplir un tableau RICE, examinons un problème pratique impliquant les pressions partielles et l'équilibre.

Suppose que tu disposes d'un récipient chargé de 2 atm de H₂ et de 2 atm de _Cl2. À l'équilibre, on dit que la pression partielle de HCl est de 3 atm. Quelle est la constante d'équilibre pour la réaction suivante ? Découvrons-le !

$$H_{2}(g)\text{ + }Cl_{2} (g) \rightleftharpoons \text{ } \color {orchid} 2\color{noir} \text{ }HCl (g)$$

Comme pour tous les autres problèmes que nous avons examinés, nous devons remplir un tableau RICE.

Figure 5. Tableau RICE pour un exemple utilisant les pressions partielles, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Puisqu'on nous a donné la pression partielle d'équilibre du HCl (3 atm), nous pouvons l'utiliser pour résoudre "x".

$$2x=3\text{ atm}$$$$x = 1.5 \text{ atm}$$$

Maintenant que nous avons "x", nous pouvons résoudre la constante d'équilibre de la réaction.

$$ K_{P}=\frac{[P_{HCl}]^{\color {orchid}2}}{[P_{H_{2}}][P_{Cl_{2}}]}=\frac{[3 ]^{\color {orchid}2}}{[2-1.5][2-1.5]} = 36 $$.

Tableaux RICE : Révision

Pour simplifier les choses, faisons une révision simple sur les tables de RICE pour t'aider à réviser pour ton examen de chimie.

1. Lorsqu'il s'agit de concentrations et de constantes d'équilibre, tu dois toujours utiliser un tableau de RICE pour t'aider dans tes calculs.
2. Lorsque tu écris l'expression de l'équilibre pour une réaction chimique, tu ignores les composés/molécules à l'état solide ou liquide.

Maintenant, j'espère que tu te sens plus confiant dans ta capacité à aborder les problèmes impliquant des tableaux RICE !