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Chimie minerale

Posté par
askk57
18-06-17 à 14:26

Bonjour pourriez vous m'aider s'ils vous plaient

La figure 1 correspond aux diagrammes d?Ellingham des couples Cr2O3/Cr et Al2O3/Al entre 300 et
2800 K. Les équations des droites sont données en kJ.
Cr2O3/Cr :

?rG°1 = -760+0,1830*T
?rG°2 = -780+0,1924*T
?rG°3 = -317,33+0,0217*T

Al2O3/Al :

?rG°a = -1115,47+0,2087*T
?rG°b = -1130+0,2244*T
?rG°c = -1055,93+0,1926*T
?rG°d = -663,93+0,0495*T


1) Ecrire sur la figure 1 les différentes espèces présentes et leur état physique.
2) a) Déterminer le plus précisément possible dans quel domaine de température peut-on
réduire l?oxyde de chrome par l?aluminium.
b) Ecrire l?équation de cette réaction de réduction dans les conditions d?Ellingham en
précisant l?état physique des différents composés à 1300 K.
c) Calculer l?enthalpie libre de cette réaction. En déduire s?il s?agit d?un équilibre chimique
ou d?une réaction totale.
3) L?aluminium est-il oxydé par le dioxygène à la pression atmosphérique, dans le domaine de
température étudié ?
Données : R = 8,314 J.mol-1.K-1
P(O2) dans l?air = 0,21 bar.

J'ai reussi toutes les questions mais je ne comprends pas la question 2c , s'ils vous plaient aidez moi à repondre a cette question. ( est ce je doit additionner tout les DrG° ?

La reaction que je trouve pour la question 2b est

2/3Cr2O3 + 4/3Al -> 4/3 Cr + 4/3 Al2O3

Merci

Chimie minerale

***Image recadrée***

Posté par
vanoise
re : Chimie minerale 18-06-17 à 14:54

Ton énoncé n'est pas très précis sur les conventions d'Ellingham... Je suppose que les enthalpies libres de réactions sont données en faisant intervenir une mole de dioxygène (une ancienne convention fait intervenir une demie mole de dioxygène).

\frac{4}{3}Cr+O_{2}\;=\;\frac{2}{3}Cr_{2}O_{3}\qquad\triangle_{r}G_{1}^{0}

\frac{4}{3}Al+O_{2}\;=\;\frac{2}{3}Al_{2}O_{3}\qquad\triangle_{r}G_{2}^{0}

Réaction de réduction de l'oxyde de chrome par l'aluminium :

2Al+Cr_{2}O_{3}\;=\;Al_{2}O_{3}+2Cr\qquad\triangle_{r}G^{0}=\frac{3}{2}\cdot\left(\triangle_{r}G_{2}^{0}-\triangle_{r}G_{1}^{0}\right)

Je te laisse adapter à la température demandée...
Attention : une enthalpie libre standard de réaction se mesure en kJ/mol et non en kJ...

Posté par
askk57
re : Chimie minerale 18-06-17 à 15:29

Merci beaucoup pour votre aide mais je ne vois pas quel enthapie chosir pour

Cr2O3/Cr :

∆rG°1 = -760+0,1830*T
∆rG°2 = -780+0,1924*T
∆rG°3 = -317,33+0,0217*T

Al2O3/Al :

∆rG°a = -1115,47+0,2087*T
∆rG°b = -1130+0,2244*T
∆rG°c = -1055,93+0,1926*T
∆rG°d = -663,93+0,0495*T

Pour DrG°=3/2*(DrG°2 -DrG°1)
Il y a qu'une seul température c'est bein 1300  K ?


Merci

Posté par
vanoise
re : Chimie minerale 18-06-17 à 15:50

Les notations de ton énoncés sont peu adaptées au problème : il faudrait affecter l'indice 1 à un couple (Cr2O3/Cr) et l'indice 2 à l'autre couple puis distinguer les différentes expressions en fonction de la température des enthalpies libres massiques par des ('), ("),(''')...
Le calcul est demandé seulement à 1300K.
A cette température, le métal et l'oxyde du couple (Cr2O3/Cr) sont à l'état solide, il faut donc retenir la première expression de l'enthalpie libre standard :
r1=-760+0,1830*T (kJ/mol)
A cette température, l'oxyde l'aluminium est solide et l'aluminium liquide ; il faut donc retenir la deuxième expression de l'enthalpie libre standard :
r2=-1130+0,2244*T  (kJ/mol)

Posté par
askk57
re : Chimie minerale 18-06-17 à 16:19

Ah donc je fais :

DrG°=3/2*(DrG°2-DrG°1) =3/2*((-760+0.1830*1300)-(-1130+0.2244*1300))=414.27 kJ/mol

Comment on en deduit d'après ce resultat s'il s'agit d'une reaction total ou bien un équilibre chimique ?

Merci

Posté par
vanoise
re : Chimie minerale 18-06-17 à 16:32

Tu as permuté les deux indices dans le calcul. On voit bien graphiquement que la courbe 2 est en dessous de la courbe 1 : rG°<0
Pour le sens de réaction : il peut se déduire du signe de l'affinité chimique (grandeur peut-être pas à ton programme) ou du signe de rG (enthalpie libre de réaction à ne pas confondre avec l'enthalpie libre standard de réaction).
Il peut aussi se déduire, comme cela se fait dans certaines terminales, de la comparaison entre la constante d'équilibre et le quotient de réaction. A toi de choisir la méthode la mieux adaptée à ton programme.

Posté par
askk57
re : Chimie minerale 18-06-17 à 16:40

Ah oui excusez moi
DrG° =-474.27 kJ/mol  donc c'est une reaction totale (sens directe)

Merci beaucoup pour votre aide

Posté par
askk57
re : Chimie minerale 18-06-17 à 18:39

Excsez moi mais j'ai encore une petite question , si on ne simplifie pas l'equation bilan le DrG° on fait comment du coup ? On ne met plus le 3/2 devant et aussi pourquoi on fait DrG°2 -DrG°1?

Merci

Posté par
askk57
re : Chimie minerale 18-06-17 à 20:14

S'il vous plait repondez moi,

Posté par
vanoise
re : Chimie minerale 18-06-17 à 23:00

l'équation bilan peut se considérer comme le bilan de l'équation (2) écrite dans le sens direct après multiplication des coefficients stœchiométriques par 3/2 suivie de l'équation (1) écrite dans le sens inverse, elle aussi après multiplication par 3/2 des coefficients stœchiométriques :

\frac{3}{2}\cdot\frac{4}{3}Al+\frac{3}{2}O_{2}\;=\;\frac{3}{2}\cdot\frac{2}{3}Al_{2}O_{3}

\frac{3}{2}\cdot\frac{2}{3}Cr_{2}O_{3}\;=\;\frac{3}{2}\cdot\frac{4}{3}Cr+\frac{3}{2}O_{2}

Bilan :

2Al+Cr_{2}O_{3}\;=\;Al_{2}O_{3}+2Cr



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