L'iodure d'ammonium NH4 I solide est décomposé par chauffage...

L'iodure d'ammonium $\mathrm{NH}_4 \mathrm{I}$ solide est décomposé par chauffage en ammoniac $\mathrm{NH}_3$ et iodure d'hydrogène $\mathrm{HI}$; l'équation stœchiométrique de cette réaction s'écrit : $$ \mathrm{NH}_4 \mathrm{I}(\mathrm{s})=\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{HI}(\mathrm{g}) $$ Si on place 0,25 mol d'iodure d'ammonium dans un réacteur de 3 litres, préalablement vidé, et porté à $600 \mathrm{~K}$, la pression s'y stabilise à 2,6 bar. a) Quelle est la constante d'équilibre de cette réaction, à cette température ? b) Reste-t-il du solide ? Si oui, quelle masse reste-t-il ? c) Quelle serait la pression totale dans ce réacteur s'il contenait déjà de l'ammoniac, sous une pression de 0,5 bar (à $600 \mathrm{~K}$ ). d) Quelle serait la pression totale, à $600 \mathrm{~K}$, dans un réacteur vide de 5 litres, où l'on placerait $0,1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{NH}_4 \mathrm{I}$ ?

L'iodure d'ammonium $\mathrm{NH}_4 \mathrm{I}$ solide est décomposé par chauffage en ammoniac $\mathrm{NH}_3$ et iodure d'hydrogène $\mathrm{HI}$; l'équation stœchiométrique de cette réaction s'écrit :
$$
\mathrm{NH}_4 \mathrm{I}(\mathrm{s})=\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})+\mathrm{HI}(\mathrm{g})
$$

Si on place 0,25 mol d'iodure d'ammonium dans un réacteur de 3 litres, préalablement vidé, et porté à $600 \mathrm{~K}$, la pression s'y stabilise à 2,6 bar.
a) Quelle est la constante d'équilibre de cette réaction, à cette température ?
b) Reste-t-il du solide ? Si oui, quelle masse reste-t-il ?
c) Quelle serait la pression totale dans ce réacteur s'il contenait déjà de l'ammoniac, sous une pression de 0,5 bar (à $600 \mathrm{~K}$ ).
d) Quelle serait la pression totale, à $600 \mathrm{~K}$, dans un réacteur vide de 5 litres, où l'on placerait $0,1 \mathrm{~mol}$ de $\mathrm{NH}_4 \mathrm{I}$ ?

Key Concepts

Ideal Gas Law

The ideal gas law (PV = nRT) relates the pressure, volume, temperature, and number of moles of a gas. It is crucial for calculating changes in the gaseous components of a reaction, allowing one to determine the pressure exerted by gaseous products at a given volume and temperature.

Reaction Stoichiometry

Reaction stoichiometry involves the quantitative relationship between reactants and products in a balanced chemical equation. It is used to determine the extent to which reactants are converted to products at equilibrium, allowing for calculations of moles of substances consumed or produced.

Effect of Initial Conditions on Equilibrium

Altering the initial conditions of a system, such as adding an extra component or changing the volume, affects the position of equilibrium. This influence is guided by Le Châtelier’s principle, which predicts how the system will adjust its concentrations (or pressures) to counteract the imposed change, such as shifts resulting from the introduction of a common ion.

Equilibrium Constant Expression

The equilibrium constant (K) expresses the ratio of the concentrations or partial pressures of products to reactants at equilibrium, each raised to the power of their stoichiometric coefficients. In heterogeneous equilibria, like those involving solids and gases, the activity of pure solids is taken as unity, meaning they do not appear in the equilibrium expression.

Solid Phase Activity in Equilibrium

In reactions involving solids and gases, the pure solid's activity is considered to be exactly one. This simplifies the equilibrium constant expression by excluding the solid component, as its concentration is constant and does not affect the position of equilibrium.

Chemical Equilibrium

Chemical equilibrium is the state in which a reversible reaction proceeds at equal rates in both the forward and reverse directions, resulting in constant concentrations (or partial pressures) of reactants and products over time. This concept is central to understanding how a system reaches a balance even though individual molecules continue to react.

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