Exercice 3 - Utiliser le critère d'évolution spontanée d'un système hors équilibre

De nombreux éléments minéraux tels le fer et l'azote sont indispensables pour permettre aux végétaux de synthétiser la chlorophylle. Si ces éléments sont déficitaires dans le sol, la concentration en chlorophylle est moindre et la couleur des végétaux moins verte. Ainsi, lorsqu'un sol est en carence de fer, les feuilles se décolorent et deviennent jaunes : c'est ce qu'on appelle la chlorose ferrique.

En présence d'ions thiocyanate \(\mathrm{SCN^-(aq)}\) incolores, les ions fer (III) \(\mathrm{Fe^{3+}(aq)}\) forment des ions thiocyanatofer (III) \(\mathrm{[FeSCN]^{2+}(aq)}\) colorés en solution aqueuse. 

Données :

➢ Masse molaire du fer : \(M\mathrm{(Fe) = 55,8 \mathrm{\; g\cdot mol^{-1}}}\)

➢ Équation de la réaction modélisant la transformation qui se produit lors du test de détection : \(\mathrm{Fe^{3+}(aq)+SCN^-(aq) \rightleftarrows [FeSCN]^{2+}(aq)}\)

➢ Constante d'équilibre \(K\) associée à cette réaction à 25 °C : \(K=130\). 

On dissout une quantité de matière \(n_1 = 1,0 \times 10^{-3} \mathrm{\; mol}\) d'ions fer (III) et une quantité de matière \(n_2 = 5,0 \times 10^{-4} \mathrm{\; mol}\) d'ions thiocyanate dans un volume \(V = 500,0 \mathrm{\;mL}\) d'eau. 

Q1. Exprimer puis calculer le quotient réactionnel initial `Q_{r,i}`.

Q2. En déduire le sens d'évolution spontané de la transformation.

Besoin d'aide ? Vous pouvez consulter votre cours et vous entraîner avec les points méthodes 2 et 3.