3. Évolution spontanée — quotient de réaction et équilibre
Fiche de révision — Bac spécialité physique-chimie • mrnasri.com
- Définir le quotient de réaction Qr
- Comparer Qr à la constante K pour prévoir le sens d'évolution
- Reconnaître un état d'équilibre
- Calculer l'avancement final et le taux d'avancement
I. Quotient de réaction Qr
Pour une réaction a A + b B ⇌ c C + d D, le quotient de réaction s'écrit (espèces aqueuses ou gazeuses uniquement) :
Les solides et solvant ne figurent pas dans l'expression de Qr.
II. Constante d'équilibre K
À l'équilibre, Qr prend une valeur constante notée K (qui ne dépend que de la température) :
III. Sens d'évolution spontanée
On compare Qr (initial) à K :
- Qr < K : évolution dans le sens direct (→ produits).
- Qr = K : système à l'équilibre, pas d'évolution.
- Qr > K : évolution dans le sens indirect (← réactifs).
IV. Taux d'avancement final τ
- τ = 1 : réaction totale.
- 0 < τ < 1 : réaction limitée (équilibre atteint).
V. Exemple type Bac
Énoncé. Pour la réaction A + B ⇌ C, K = 10 à 25 °C. À un instant t : [A] = 0,1 ; [B] = 0,2 ; [C] = 0,5 mol/L.
1) Calculer Qr.
Qr = 0,5 / (0,1 × 0,2) = 25.
2) Dans quel sens va évoluer le système ?
Qr (25) > K (10) → évolution dans le sens indirect (formation de A et B).
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Inclure un solide ou le solvant dans l'expression de Qr.
- Oublier d'élever les concentrations aux coefficients stœchiométriques.
- Confondre Qr (instantané) et K (à l'équilibre).
- Penser que K dépend des concentrations initiales (elle ne dépend que de T).
★ À retenir absolument
• Qr a la forme de K mais avec [X] à l'instant t
• Qr < K → sens direct • Qr > K → sens indirect
• À l'équilibre : Qr = K
• τ = x_f / x_max : 1 = totale, < 1 = limitée