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Equilibre, sens d'évolution

Posté par
JustLetGoE
16-02-16 à 11:07

Bonjour, je voudrais si possible de l'aide sur un exercice de Thermodynamique.

On chauffe de la vapeur d'eau pure sous une pression fixée à 1 bar. Il se produit la réaction suivante :
2H_{2}O (g) \leftrightarrow 2H_{2} (g) + O_{2} (g).

1) Sachant que la fraction molaire deH_{2} à l'équilibre vaut 1,92 \times 10^{-4} à T1=1500K et  6,00 \times 10^{-4} à T2=2000K, calculer pour chaque temperature leq fractions molaires de O_{2} et de H_{2}O à l'équilibre. En déduire les valeurs de la constante d'équilibre K°(T) à T1 et T2.
                                                
2) Calculer la valeur de \delta_{r}G° à 1500K.

3) En supposant que l'enthalpie standard de réaction est indépendante de T entre 1500K et 2000K, calculer sa valeur  \delta_{r}H°. Le signe du  \delta_{r}H° est-il compatible Avec les données de la question 1 ? (Justifier)
4) calculer la valeur de \delta_{r}S° à 1500K.
5) Préciser le sens d'évolution du système à l'équilibre à T et P constantes si on ajoute du dioxygène.

6) On travaille désormais à la température d'inversion Ti (température pour laquelle  \delta_{r}G° est nulle) sous une pression de 30bars et l'on part d'un mélange équimolaire (1 mol de  H_{2}, 1 mol de H_{2}O, 1mol de O_{2}. Après avoir calculé le quotient réactionnel Qr à Ti prévoir le sens d'évolution spontané du systeme.

Je n'arrive pas dés la première question. Si quelqu'un pourrait me donner une piste. Merci d'avance !

***Erreur Latex corrigée --> ne pas mettre d'espace(s) dans les formules et de respecter le formalisme du forum !***

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 15:48

Bonjour, j'ai exactement le même exercice. Moi je suis bloquée à la dernière question. Pour la question 1 il faut que tu fasse un tableau d'avancement. Ensuite tu exprime pour chaque molécule sa fraction molaire. Ensuite tu prends celle de H2 et tu isolé E(l'avancement de la réaction ) et tu l'injecte dans la fraction molaire pour O2 et H2O. Tu vas voir qu'en simplifiant la fraction tu vas réussir à obtenir les fractions molaires.

Posté par
vanoise
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 16:31

Bonjour,

Citation :
Moi je suis bloquée à la dernière question

Pour la dernière question, il suffit de comparer le quotient de réaction à la constante d'équilibre qui vaut 1 puisque la température est la température d'inversion.
Les autres questions sont des applications directe du cours. Que  JustLetGoE explique exactement ce qui lui pose problème.

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 18:01

Oui mais justement c'est pour calculer Qr que je bloque parce que rien ne se simplifie et on ne connais pas l'avancement de la réaction

Posté par
vanoise
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 18:57

Chaque fraction molaire vaut 1/3 puisque les trois quantités de gaz sont égales. Chaque pression partielle vaut 10bar. Tu n'as plus qu'à reporter dans l'expression du quotient de réaction !

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 19:05

Je suis d'accord que la somme des fractions molaires est égale à 1 mais les coefficients stochometrique ne sont pas les mêmes. Cela n'a pas d'importance ?

Posté par
vanoise
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 19:21

Je crois qu'il te faut revoir ton cours sur les déterminations de quotients de réaction...
Soit la réaction en phase gazeuse : 2A =2B+C
La définition générale du quotient de réaction fait intervenir les activités des trois constituants :

Q_{r}=\frac{a_{(B)}^{2}\cdot a_{(C)}}{a_{(A)}^{2}}
Pour un gaz n° i  assimilable à un gaz parfait l'activité vaut :

a_{i}=\frac{P_{i}}{P^{0}}=x_{i}\frac{P}{P^{0}}\quad avec\quad x_{i}=\frac{\text{quantité du gaz n\textdegree\ i}}{\text{quantité totale de gaz}}
avec Pi : pression partielle du gaz n° i ; P : pression totale ; P° pression standard de 1bar. xi : fraction molaire.
Je te laisse faire l'application numérique et conclure.

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 19:50

Déjà je connais mon cours! Et dans mon cours ainsi que dans mes TD j'ai Pi=xi*Pt
Et xi= nombre de mol a l'instant t/le nombre de mol total à l'instant t

Posté par
vanoise
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 19:54

Citation :
Déjà je connais mon cours!

Dans ces conditions, qu'est-ce qui t'empêche de conclure ?  Il s'agit bien d'une application directe du cours ! Les coefficients stœchiométriques interviennent dans l'expression du quotient de réaction : ce sont les exposant des activités

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 20:00

Il faut bien que je calcule x. Par exemple pour x(H2)=(1+2E)/(1-2E+1+2E+1+E)
Avec E l'avancement. Je fais pareil avec H2O et O2 et ensuite je les multiplie par Pt et je les mets dans la formule de Qr

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 20:13

Bonsoir,

Je ne vois vraiment pas comment trouver les quantités de matière initiale étant donné que l'énoncé n'indique pas la masse introduite..

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 20:16

Tu n'as pas besoin de les calculer ça va se simplifier

Posté par
vanoise
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 20:47

Citation :
Il faut bien que je calcule x

Lis bien l'énoncé : tu comprendras que, dans ce cas particulier, chacune des trois fractions molaires vaut  \frac{1}{3}

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 16-02-16 à 20:55

D'accord merci

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 15:42

Bonjour,

Si j'ai bien compris, à l'équilibre pour le nombre de moles on a : [tex]n0-2x_{eq}+2x_{eq}+x_{eq}[\tex] avec n0 la quantité de matière initiale introduite.
Pour la fraction molaire de [tex]H_{2}[\tex], on a donc 1.92*10^(-4) = [tex]\frac{2x_{eq}}/{n0-x_{eq}}[\tex]. Mais comme on ne connait pas la quantité de matière initiale, je ne peux pas trouver cette à l'équilibre et la remplaçait dans la fraction molaire des deux autres...

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 15:54

Il faut que isolé X.
Tu vas avoir X= (no*1,92.10^-4)/2
Et ça tu le remplace dans les autres tu vas voir que no ce simplifie et à la fin tu en as plus

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 17:09

Mel201 @ 17-02-2016 à 15:54

Il faut que isolé X.
Tu vas avoir X= (no*1,92.10^-4)/2
Et ça tu le remplace dans les autres tu vas voir que no ce simplifie et à la fin tu en as plus


En ayant appliqué cela, j'ai trouvé fraction molaire=1 pour H20 et fraction molaire=9.6*10^-5 pour O2.
Est ce cela ?

En tout cas merci pour votre aide pour cette question, je vais essayer de faire la suite.

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 17:12

Oui j'ai trouvé ça aussi

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 17:19

Et pour T2=2000K, j'ai trouvé 6,0*10^-4 pour 02 et 2 pour H2O.

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 17:24

Moi j'ai 3,0.10^-4 pour O2 et 1 pour H2O

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 20:52

Bonsoir,

Pour calculer la constante d'équilibre K, on utilise bien la formule K=\frac{P_{i}}{P°} ? Avec P_{i}=n_{i}*RT/V ?

Si oui je ne sais pas trop comment faire étant donné qu'on ne possède pas le volume..

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 20:59

Non à ton avis ça sert à quoi d'avoir calculer les fraction molaire ^^
Tu as Pi=Xi(fraction molaire)*Pt

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 17-02-16 à 21:00

Et k= (Pi(O2)*Pi(H2)^2)/(Pi(H2O)^2)

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 09:50

Bonjour,

Pour K à T1, j'ai trouvé 3,54*10^-12.
Pour K à T2,j'ai trouvé 1,08*10^-10.

Avez-vous trouvé la même chose ?

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 09:53

Oui

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 10:24

Pour calculer l'enthalpie standard de réaction (question 3), y a t-il un autre moyen que d'utiliser les tables (car elles ne sont pas fournies en données) ?

Car j'ai que la formule qui dit que l'on fait la somme des enthalpie des produits - celles des réactifs mais je ne connais pas la valeur de chaque enthalpie.

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 10:28

Il disent que c'est indépendant de la température donc je pense que delta r H = delta r G mais je ne suis pas sur. J'ai envoyé un mail à ma prof pour savoir si c'est bien ça elle ne m'a pas encore répondu

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 10:43

D'accord, merci.

Du coup je vais poser la même question pour l'entropie, y-a-t-il une autre méthode que les tables que je n'ai pas ?

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 14:59

Delta r G=delta r H -T*delta S mais il faut la réponse à la question d'avant

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 17:13

Du coup, tu n'as pas fait les questions d'apres ?

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 18-02-16 à 18:09

Si je n'ai juste pas fais l'application numérique. Dès que j'aurais une réponse de ma prof j'aurais juste à remplacer par les résultats

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 19-02-16 à 10:50

Bonjour,

J'ai lu les messages plus haut concernant la question 8.
En faisant les calculs je trouve 1/3. Avez-vous trouver la même chose ?

Posté par
JustLetGoE
re : Equilibre, sens d'évolution 19-02-16 à 10:51

JustLetGoE @ 19-02-2016 à 10:50

Bonjour,

J'ai lu les messages plus haut concernant la question 8.
En faisant les calculs je trouve 1/3. Avez-vous trouver la même chose ?


Question 6 plutot...celle sur le quotient réactionnel

Posté par
Mel201
re : Equilibre, sens d'évolution 19-02-16 à 17:08

Oui

Posté par
Leana
re : Equilibre, sens d'évolution 26-10-16 à 17:45

Bonjour ! J'ai cet exercice à faire mais malgré les aides apportées je n'y arrive toujours pas ! Quelqu'un pourrait m'aider ?



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