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Calculateur de tableau ICE et résolution d'équilibres

En bref : ce calculateur de tableau ICE prend une réaction équilibrée, les concentrations ou pressions initiales et K, puis calcule x exactement. Il affiche le tableau I, C, E complet, l'équation, le test des 5 % pour l'approximation « x petit », les quantités à l'équilibre et le sens d'évolution de la réaction. Il est gratuit et fonctionne dans votre navigateur.

Saisissez une réaction comme N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), puis les quantités initiales et K. Les solides et liquides purs sont automatiquement exclus de K. Vous pouvez travailler en concentrations, en moles dans un volume ou en pressions partielles, donner K sous forme de Kc ou de Kp, et passer à Trouver K à partir de données d'équilibre pour le calcul inverse.

Réponse rapide : 0,500 M de H₂ et 0,500 M de I₂ à 430 °C avec Kc = 54,3 : 54,3 = (2x)² / (0,500 − x)², donc x = 0,393 M. À l'équilibre, [HI] = 0,787 M et [H₂] = [I₂] = 0,107 M.

Méthode et formules du tableau ICE

aA + bB ⇌ cC + dD Kc = [C]^c [D]^d / ([A]^a [B]^b) Kp = Kc (RT)^Δn I : initial C : variation (réactifs −νx, produits +νx) E : équilibre = I + C
  1. Équilibrez l'équation et notez l'état physique de chaque espèce. Les solides (s) et liquides purs (l), comme l'eau solvant, sont exclus de K.
  2. Déterminez le sens d'évolution. Calculez Q à partir des quantités initiales. Q < K signifie que la réaction évolue dans le sens direct, Q > K dans le sens inverse.
  3. Remplissez le tableau ICE. Chaque variation vaut le coefficient stœchiométrique multiplié par x.
  4. Reportez la ligne E dans K et résolvez pour x. L'outil résout l'équation complète, du second degré ou de degré supérieur, et garde la seule racine qui laisse toutes les quantités positives ou nulles.
  5. Vérifiez la règle des 5 % si vous avez négligé x devant une quantité initiale.

Quand l'approximation « x petit » fonctionne

ProblèmeKx exactx approché% de l'initialRaccourci valable ?
Acide acétique 0,10 M1.8 × 10⁻⁵1,33 × 10⁻³ M1,34 × 10⁻³ M1.3%Oui
N₂O₄ 0,0400 M4.63 × 10⁻³6,25 × 10⁻³ M6,80 × 10⁻³ M17%No
PCl₅ 1,00 atm1,05 (Kp)0,626 atm1,02 atm102%No

Règle rapide : si concentration initiale ÷ K dépasse environ 400, x reste généralement sous 5 %.

Kp et Kc

Δn ne compte que les gaz. Avec R = 0,08206 L·atm/(mol·K), Kp s'exprime en atm ; avec R = 0,08314 L·bar/(mol·K), en bar. Quand Δn = 0, comme pour H₂ + I₂ ⇌ 2HI, Kp = Kc.

Exemples résolus

H₂ + I₂ ⇌ 2HI à 430 °C

0,500 M de H₂ et 0,500 M de I₂, Kc = 54,3.

54,3 = (2x)² / (0,500 − x)². En prenant la racine carrée : 2x / (0,500 − x) = 7,369.

x = 0,393 M : [HI] = 0,787 M, [H₂] = [I₂] = 0,107 M

N₂O₄ ⇌ 2NO₂ à 25 °C

N₂O₄ 0,0400 M, Kc = 4,63 × 10⁻³.

4x² + 4,63 × 10⁻³ x − 1,852 × 10⁻⁴ = 0. Le raccourci donne 6,80 × 10⁻³ M, soit 17 % de 0,0400 M : il n'est donc pas valable.

x = 6,25 × 10⁻³ M : [NO₂] = 0,0125 M, [N₂O₄] = 0,0337 M

Acide faible : acide acétique 0,10 M

Ka = 1,8 × 10⁻⁵. L'eau est un liquide et est exclue.

x² / (0,10 − x) = 1,8 × 10⁻⁵. Raccourci : x ≈ √(1,8 × 10⁻⁶) = 1,34 × 10⁻³ M (1,3 %, valable).

[H₃O⁺] = 1,33 × 10⁻³ M, pH = 2,88

Décomposition de PCl₅ à 250 °C

P(PCl₅) = 1,00 atm au départ, Kp = 1,05.

x² / (1,00 − x) = 1,05, donc x² + 1,05x − 1,05 = 0.

x = 0,626 atm : P(PCl₅) = 0,374 atm. Kc = 1,05 / (0,08206 × 523,15) = 0,0245

Procédé Haber à 472 °C

N₂ 1,00 M, H₂ 3,00 M, Kc = 0,105.

0,105 = (2x)² / [(1,00 − x)(3,00 − 3x)³]. C'est une équation du quatrième degré : résolvez-la numériquement.

x = 0,353 M : [NH₃] = 0,705 M, [N₂] = 0,647 M, [H₂] = 1,94 M

Trouver K à partir d'une quantité à l'équilibre

1,00 mol de H₂ et 1,00 mol de I₂ dans 2,00 L donnent 1,56 mol de HI à l'équilibre.

[HI] = 0,780 M donc x = 0,390 M et [H₂] = [I₂] = 0,110 M.

Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3

Erreurs courantes

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Questions fréquentes

Comment construire un tableau ICE ?

Écrivez l'équation équilibrée. Remplissez la ligne I avec les concentrations ou pressions initiales. Dans la ligne C, chaque espèce varie de son coefficient multiplié par x : moins pour les réactifs, plus pour les produits. La ligne E vaut I plus C. Reportez la ligne E dans l'expression de K et résolvez pour x.

Quand peut-on utiliser l'approximation « x petit » ?

Seulement quand K est petit devant les quantités initiales. Résolvez en négligeant x, puis vérifiez que x représente moins de 5 % de chaque quantité initiale dont il a été soustrait. Pour de l'acide acétique 0,10 M avec Ka = 1,8 × 10⁻⁵, x vaut 1,3 % de 0,10 M : le raccourci est valable. Pour du N2O4 0,0400 M avec Kc = 4,63 × 10⁻³, il atteint 17 % : il faut résoudre l'équation du second degré.

Pourquoi les solides et les liquides purs sont-ils exclus de K ?

Leur activité vaut 1 car leur concentration ne change pas au cours de la réaction. Ainsi CaCO3(s), CaO(s) et H2O(l) en tant que solvant n'apparaissent pas dans l'expression de K, même s'il doit rester un peu de solide pour que l'équilibre existe.

Comment convertir Kp en Kc ?

Utilisez Kp = Kc(RT)^Δn, où Δn est le nombre de moles de produits gazeux moins le nombre de moles de réactifs gazeux, R = 0,08206 L·atm/(mol·K) et T en kelvin. Pour N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 à 745 K, Δn = −2, donc Kp = 0,105 × (61,15)^−2 = 2,81 × 10⁻⁵.

Que m'apprend la comparaison de Q et K ?

Q est le même rapport que K mais calculé avec les quantités actuelles. Si Q est inférieur à K, la réaction évolue dans le sens direct pour former davantage de produits. Si Q est supérieur à K, elle évolue dans le sens inverse. Si Q est égal à K, le mélange est déjà à l'équilibre.

Comment trouver K à partir des quantités à l'équilibre ?

Reportez les concentrations à l'équilibre dans l'expression de K. Si vous ne connaissez que les quantités initiales et une quantité à l'équilibre, utilisez cette espèce pour trouver x, complétez le reste du tableau ICE, puis calculez K. Exemple : 1,00 mol de H2 et 1,00 mol de I2 dans 2,00 L donnent 1,56 mol de HI, donc Kc = 0,780² / 0,110² = 50,3.

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