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1 – Solubility of calcite
- Calculate the standard free enthalpy of reaction for the solubilisation of the calcite.
- Utiliser les enthalpies libres de formation.
- Deduce the solubility product of the calcite.
- Qu’est-ce que le produit de solubilité ?
- Comment la constante d’équilibre est-elle liée à l’enthalpie de réaction.
2 – Réactions simultanées
- Exprimer, lorsque les deux équilibres chimiques sont atteints, la quantité de matière de chaque participant, en fonction de la quantité de matière initiale en méthane [latex]n_0(\ce{CH4})[/latex] et en eau [latex]n_0(\ce{H2O})[/latex] et de l’avancement [latex]\xi_1[/latex] (respectivement [latex]\xi_2[/latex] ) de la réaction (1) (resp. (2)).
- Dresser deux tableaux d’avancement.
- Pour simplifier les justifications, les réactions peuvent être considérées successives (dans cette question uniquement) pour la réalisation des tableaux d’avancement.
- Exprimer les quotients réactionnels en fonction de la pression totale [latex]p_{tot}[/latex], de la pression standard [latex]p^\circ[/latex], des quantités de matières initiales [latex]n_0(\ce{CH4})[/latex] et [latex]n_0(\ce{H2O})[/latex] et des avancements [latex]\xi_1[/latex] et [latex]\xi_2[/latex].
- L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
- La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire [latex]p_i=p_{tot}\frac{n_i}{n_{tot,gaz}}[/latex]
- Calculer la pression totale [latex]p_{tot}[/latex] pour laquelle la quantité de matière de dioxyde de carbone à l’équilibre est égale à [latex]\SI{0,5}{mol}[/latex]. Quelle est alors la composition à l’équilibre ? Les résolutions d’équation peuvent être réalisées à l’aide de la calculatrice ou de Python.
- Utiliser la loi d’action des masses pour les deux réactions.
3 – Les chlorures de phosphore
4 – Dépôt de nickel
- Calculer l’enthalpie standard de réaction [latex]\Delta_rH^0_1[/latex] et l’entropie standard de réaction [latex]\Delta_rS^0_1[/latex] à [latex]\SI{298}{K}[/latex].
- Utiliser la loi de Hess
- En déduire, dans le cadre de l’approximation d’Ellingham, l’expression numérique de l’enthalpie libre standard [latex]\Delta_rG^0_1[/latex] exprimée en [latex]\SI{}{J.mol^{-1}}[/latex], à la température T, exprimée en kelvin.
- Quelle est la définition de l’enthalpie libre ? En déduire une relation entre [latex]\Delta_rG^\circ[/latex], [latex]\Delta_r H^\circ[/latex], [latex]\Delta_r S^\circ[/latex] et [latex]T[/latex].
- Montrer que [latex]\alpha[/latex] dépend de la pression totale [latex]p[/latex] à l’équilibre et de la température [latex]T[/latex] à laquelle on travaille ; expliciter la relation entre [latex]\alpha[/latex], [latex]p[/latex] et la constante d’équilibre [latex]K⁰[/latex] de la réaction étudiée.
- Faire un tableau d’avancement.
- Écrire la loi d’action des masses à l’équilibre chimique.
- Quelle relation existe-t-il entre la constante d’équilibre et l’enthalpie libre de réaction ?
- L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
- La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire [latex]p_i=p_{tot}\frac{n_i}{n_{tot,gaz}}[/latex]
- À quelle température [latex]T_1[/latex], [latex]\alpha = 0,05[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ? À quelle température [latex]T_2[/latex], [latex]\alpha = 0,95[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ?
- Utiliser les enthalpies libres de formation.
- Qu’est-ce que le produit de solubilité ?
- Comment la constante d’équilibre est-elle liée à l’enthalpie de réaction.
- Exprimer, lorsque les deux équilibres chimiques sont atteints, la quantité de matière de chaque participant, en fonction de la quantité de matière initiale en méthane [latex]n_0(\ce{CH4})[/latex] et en eau [latex]n_0(\ce{H2O})[/latex] et de l’avancement [latex]\xi_1[/latex] (respectivement [latex]\xi_2[/latex] ) de la réaction (1) (resp. (2)).
- Dresser deux tableaux d’avancement.
- Pour simplifier les justifications, les réactions peuvent être considérées successives (dans cette question uniquement) pour la réalisation des tableaux d’avancement.
- Exprimer les quotients réactionnels en fonction de la pression totale [latex]p_{tot}[/latex], de la pression standard [latex]p^\circ[/latex], des quantités de matières initiales [latex]n_0(\ce{CH4})[/latex] et [latex]n_0(\ce{H2O})[/latex] et des avancements [latex]\xi_1[/latex] et [latex]\xi_2[/latex].
- L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
- La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire [latex]p_i=p_{tot}\frac{n_i}{n_{tot,gaz}}[/latex]
- Calculer la pression totale [latex]p_{tot}[/latex] pour laquelle la quantité de matière de dioxyde de carbone à l’équilibre est égale à [latex]\SI{0,5}{mol}[/latex]. Quelle est alors la composition à l’équilibre ? Les résolutions d’équation peuvent être réalisées à l’aide de la calculatrice ou de Python.
- Utiliser la loi d’action des masses pour les deux réactions.
3 – Les chlorures de phosphore
4 – Dépôt de nickel
- Calculer l’enthalpie standard de réaction [latex]\Delta_rH^0_1[/latex] et l’entropie standard de réaction [latex]\Delta_rS^0_1[/latex] à [latex]\SI{298}{K}[/latex].
- Utiliser la loi de Hess
- En déduire, dans le cadre de l’approximation d’Ellingham, l’expression numérique de l’enthalpie libre standard [latex]\Delta_rG^0_1[/latex] exprimée en [latex]\SI{}{J.mol^{-1}}[/latex], à la température T, exprimée en kelvin.
- Quelle est la définition de l’enthalpie libre ? En déduire une relation entre [latex]\Delta_rG^\circ[/latex], [latex]\Delta_r H^\circ[/latex], [latex]\Delta_r S^\circ[/latex] et [latex]T[/latex].
- Montrer que [latex]\alpha[/latex] dépend de la pression totale [latex]p[/latex] à l’équilibre et de la température [latex]T[/latex] à laquelle on travaille ; expliciter la relation entre [latex]\alpha[/latex], [latex]p[/latex] et la constante d’équilibre [latex]K⁰[/latex] de la réaction étudiée.
- Faire un tableau d’avancement.
- Écrire la loi d’action des masses à l’équilibre chimique.
- Quelle relation existe-t-il entre la constante d’équilibre et l’enthalpie libre de réaction ?
- L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
- La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire [latex]p_i=p_{tot}\frac{n_i}{n_{tot,gaz}}[/latex]
- À quelle température [latex]T_1[/latex], [latex]\alpha = 0,05[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ? À quelle température [latex]T_2[/latex], [latex]\alpha = 0,95[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ?
- Calculer l’enthalpie standard de réaction [latex]\Delta_rH^0_1[/latex] et l’entropie standard de réaction [latex]\Delta_rS^0_1[/latex] à [latex]\SI{298}{K}[/latex].
- Utiliser la loi de Hess
- En déduire, dans le cadre de l’approximation d’Ellingham, l’expression numérique de l’enthalpie libre standard [latex]\Delta_rG^0_1[/latex] exprimée en [latex]\SI{}{J.mol^{-1}}[/latex], à la température T, exprimée en kelvin.
- Quelle est la définition de l’enthalpie libre ? En déduire une relation entre [latex]\Delta_rG^\circ[/latex], [latex]\Delta_r H^\circ[/latex], [latex]\Delta_r S^\circ[/latex] et [latex]T[/latex].
- Montrer que [latex]\alpha[/latex] dépend de la pression totale [latex]p[/latex] à l’équilibre et de la température [latex]T[/latex] à laquelle on travaille ; expliciter la relation entre [latex]\alpha[/latex], [latex]p[/latex] et la constante d’équilibre [latex]K⁰[/latex] de la réaction étudiée.
- Faire un tableau d’avancement.
- Écrire la loi d’action des masses à l’équilibre chimique.
- Quelle relation existe-t-il entre la constante d’équilibre et l’enthalpie libre de réaction ?
- L’activité d’un gaz est égal à sa pression partielle divisé par la pression standard.
- La pression partielle est la pression du gaz multiplié par la fraction molaire [latex]p_i=p_{tot}\frac{n_i}{n_{tot,gaz}}[/latex]
- À quelle température [latex]T_1[/latex], [latex]\alpha = 0,05[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ? À quelle température [latex]T_2[/latex], [latex]\alpha = 0,95[/latex] sous la pression totale [latex]p = \SI{1}{bar}[/latex] ?