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Cinétique Chimique
Bonjour, j'aimerais un peu d'aide pour ce problème. Merci
ENONCE
A température élevée, l'oxyde d'éthylène C2H4O subit une décomposition en méthane et monoxyde de carbone: C2H4 (g) ->CH4 (g) + CO (g).Tous les constituants sont gazeux.
On étudie la cinétique de cette réaction à 400°C dans un réacteur de volume constant en suivant la variation de la pression totale. Les résultats sont:
Temps. min. 20 40 60 90 120 infini
Pression. atm 0,211 0,243 0,265 0,291 0,307 0,334
a) Quelle était la valeur de la pression initiale po dans le réacteur?
b) Pour caractériser l'état d'avancement de la réaction, à chaque instant t, il faut connaître la concentration de chaque espèce présente dans le réacteur.
Exprimer :
- La concentration d'oxyde d'éthylène notée C(A) en fonction de no (quantité initiale
d'oxyde d'éthylène), V le volume et x l'avancement.
- La pression partielle P(A) de l'oxyde d'éthylène dans le mélange gazeux.
- Exprimer C(A) et P(A) en fonction de la pression initiale Po et de la pression totale P dans le réacteur au temps t. Calculer leurs valeurs pour t = 60 min
c) Quel est l'ordre de la réaction? Quelle est la valeur de sa constante de vitesse?
d) Combien de temps faut-il pour décomposer 80 % d'oxyde d'éthylène ? Quelle sera alors la pression totale ?
Eléments de réponses
on a :
C2H4 (g) ->CH4 (g) + CO (g)
a t=0 n 0 0
a t≠0 n-x x x
a t=infini 0 n n
PoV = nRT
PV = ( n-x+x+x)RT = (n+x)RT
on a donc P = (1+ x/n)Po
Mais je ne vois pas encore comment calculer Po
Oui ; cela suppose la réaction totale, ce qui n'est pas dit explicitement dans l'énoncé mais, sans cette hypothèse, la résolution est impossible...
D'accord.
Pour la question b, je vois pas comment exprimer C(A) en fonction du volume
j'ai C(A) = no - x avec x l'avancement
Non. Reprends la définition générale de la concentration. D'ailleurs l'énoncé demande de faire intervenir le volume V.
Exprimer C(A) et P(A) en fonction de la pression initiale Po et de la pression totale P dans le réacteur au temps t. Calculer leurs valeurs pour t = 60 min
pour cette question je dois exprimer en fonction de la pression totale mais quelle est cette pression ?
Reprends le tableau d'avancement. La quantité totale de gaz est (n+x) ; la quantité de gaz A est n(A)=(n-x).
Loi des gaz parfaits :
Addition membre à membre (1)+(2) :
donc :
En notant Co la concentration initiale en A, ton tableau de mesures des pressions totales P à différentes dates t permet de calculer pour chaque date le rapport . Tu peux tester l'hypothèse d'un ordre 1 et l'hypothèse d'un ordre 2. Revois ton cours à ce sujet :
Si l'ordre total est un : : fonction linéaire de t ;
si l'ordre total est deux : : fonction affine de t. Il suffit, à l'aide d'un tableur, type libre office ou Excel pour aller plus vite, de porter en abscisses les valeurs de t et en ordonnées, les valeurs de
dans un premier graphique, les valeurs de
dans un second graphique. Dans un des deux cas, les points seront sensiblement alignés le long d'une droite moyenne dont tu pourras déterminer le coefficient directeur pour avoir la constante de vitesse.
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