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obtention du dioxyde de titane par le procédé au coke
Bonjour,
J'ai du mal à comprendre un exercice dont voici l'énoncé :
Soit les réactions :
TiO2(s)+2C(s) = 2CO(g)+Ti(s) (1)
FeO(s)+C(s)=CO(g)+Fe(s) (2)
et Ti(s)+2FeO(s)=TiO2(s) + 2Fe(s) (3)
Quand pour chacune de ces réactions, l'équilibre est établi à 1600K, la valeur de la pression en monoxyde de carbone vaut respectivement : (pCO)eq,1=4,9.10-3bar et (pCO)eq,2=8,8.1020bar
Dans un réacteur de volume V=1m3, on introduit 100 moles de TiO2(s), 100 moles de FeO(s) et 300 moles de carbone solide (graphite). Déterminer la composition finale du système.
Données à 298 K :
| composé | TiO2(s) | CO(g) | FeO(s) | TiCl4(g) | Ti(s) | Fe(s) | C(s) | CI2(g) | O2(g) |
 fH°(kJ.mol-1) | -944,7 | -110,5 | 272,0 | -763,2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| S°(J.K-1.mol-1) | 50,2 | 197,6 | 57,5 | 354,8 | 30,6 | 27,3 | 5,7 | 223,0 | 205,1 |
Dans la correction il y a écrit " On a K°1=PCO2/P°2 et K°2=PCO/P°
Comme K°1
K°2 alors les 2 équilibres ne peuvent pas avoir lieu simultanément. "
Pourquoi le fait que K°1
K°2 signifie que (1) et (2) ne peuvent pas avoir lieu simultanément ?
Merci d'avance pour vos explications !
Bonjour
Un peu subtil effectivement. Pour la réaction (1), le quotient de réaction s'écrit simplement :
puisque les activités des solides sont égales à 1. Pour la réaction (2), le quotient de réaction a pour expression :
On remarque :
(1)
Pour obtenir deux équilibres simultanés, il faudrait donc avoir en même temps les deux égalités :
Compte tenu de la relation (1) précédente, cela n'est possible que si :
Ton corrigé (ou la copie que tu en as faite) semble permuter les indices...
On a K°1=PCO2/P°2 et K°2=PCO/P°
Ecrire plutôt :
On a K°1=(Peq,CO)2/P°2 et K°2=Peq,CO/P°, sinon : confusion entre constante d'équilibre et quotient de réaction...
Tu dis que pour avoir les deux équilibres simultanés il faudrait Qr2=K°2 et Qr1=K°1. Pourquoi ?
Dans ma correction c'était exactement comme je l'ai écrit mais je pense que le prof l'a fait pour aller plus vite.
En fait, je pense que j'ai du mal à distinguer K° et Q. Si j'ai bien compris, Q peut se définir à tout instant et à l'équilibre il correspond à K° donc on a K°=Qéq. Après concrètement j'ai du mal à les différencier parce-que j'ai l'impression qu'on exprime toujours K° en fonction de Qéq. Je ne me souviens pas avoir déjà rencontrer un exercice où on utilisait Q hors équilibre. Est-ce que tu pourrais me donner un exemple concret où on utilise Q à n'importe quel instant de la réaction s'il-te-plaît ?
Dans l'étude des solutions aqueuses (pH métrie, complexes, précipitation...) les cinétiques des réactions sont toujours tellement rapides qu'il est possible, en très bonne approximation, de considérer que chaque état est un état d'équilibre. On a donc toujours Qeq=K° et il est admis de ne pas écrire l'indice "éq" à chaque fois. On peut se contenter d'écrire par exemple : Ke=[H3O+][HO-] à la place de : Ke=[H3O+]éq.[HO-]éq
Plus généralement en chimie, en particulier lorsque le milieu réactionnel n'est pas homogène (présence de solides et de gaz comme ici), les équilibres ne sont pas instantanés. On peut rencontrer des situations hors équilibre. Il est alors intéressant de savoir prévoir dans quel sens le système va évoluer pour acquérir un état d'équilibre. Cela se fait en comparant Q à K :
Q<K : évolution spontanée dans le sens direct de la réaction.
Q>K : évolution spontanée dans le sens inverse.
Q=K : équilibre chimique.
pour avoir les deux équilibres simultanés il faudrait Qr2=K°2 et Qr1=K°1. Pourquoi ?
cela résulte du fait qu'un équilibre correspond à Q=K...
J'ai compris qu'à l'équilibre on a Q=K mais ce que je ne comprends pas dans le fait que pour avoir les deux équilibres simultanés il faut que Qr2=K°2 et Qr1=K°1 c'est en quoi "simultané" implique le reste. Parce-que si les équilibres sont successifs, pour chaque réaction à l'équilibre on aura Qr2=K°2 et Qr1=K°1 non ? Pour moi dans les 2 cas, que ce soit successif ou simultané on a Qr2=K°2 et Qr1=K°1. Du coup je pense qu'il y a quelque chose qui m'échappe....
Équilibres simultanés : il est possible d'obtenir en même temps : Qr1=K°1 et Qr2=K°2. ; cette situation est la plus fréquence en chimie des solutions aqueuses.
Équilibres successifs : pendant une certaine durée on a : Qr1=K°1 et Qr2=K°2. puis, un peu plus tard ou un peu plus tôt, on obtient : Qr1=K°1 et Qr2=K°2. . Les deux équilibres ont lieu l'un après l'autre, pas en même temps.
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