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Niveau maths sup
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Tableau d'avancement

Posté par
max48
05-04-18 à 22:42

Bonsoir.
J'ai un exercice concernant un mélange équimolaire de diazote, dihydrogène et ammoniac, chaque constituant étant de quantité de matière n0.
Tout cela est régi par l'équation suivante : N2+3H2=2NH3
Je fais le tableau, calcule l'avancement max, puis la quantité de matière d'ammoniac associé à cet avancement max.
Le corrigé dit la même chose jusque-là.
Par contre, un truc que je ne comprends pas dans le corrigé, c'est quand il dit que la quantité de matière  en ammoniac formée par la réaction hors réaction totale vaut n0/2.
Je ne vois pas du tout comment on peut trouver ce n0/2.
Soit on a la quantité en cas de disparition du réactif limitant, soit ça varie au fur et à mesure de sa disparition, mais on ne peut pas donner une valeur fixe comme cela alors qu'il y  variation !
Merci de votre aide.

Posté par
max48
re : Tableau d'avancement 05-04-18 à 23:00

Si vous ne voulez pas faire tous les calculs, voici quelques précisions :

N2      +    3H2        =         2NH3
n0              n0                        n0
n0-x         n0-3x                 n0-2x

Et donc x=n0/3 et H2 est le réactif limitant et la quantité d'ammoniac formée quand le réactif limitant s'est épuisé est de 2x soit 2n0/3. A la fin, on a donc 5n0/3 moles d'ammoniac.

Posté par
odbugt1
re : Tableau d'avancement 06-04-18 à 10:18

Bonjour,

Il est toujours difficile de se prononcer en absence d'énoncé complet.
Toutefois, ton corrigé a l'air de considérer que la réaction étudiée est une réaction totale qui se poursuit jusqu'à disparition complète du dihydrogène.
Or, il n'en est rien. L'avancement maximal n'est jamais atteint.
Cette réaction de synthèse de l'ammoniac conduit à un équilibre et quand cet équilibre est atteint l'avancement à l'équilibre est inférieur à l'avancement maximal.

On obtient un mélange formé d'ammoniac, de diazote et de dihydrogène.

Je suggère que tu postes l'énoncé pour y voir plus clair.

Posté par
max48
re : Tableau d'avancement 06-04-18 à 14:44

Merci de votre réponse rapide.

Voici donc l'énoncé :

''On envisage un réacteur à l'intérieur duquel la réaction d'équation-bilan :
N2+3H2=NH3.
Le système initial est un mélange équimolaire de diazote, dihydrogène et ammoniac, la quantité de matière de chacun des participants est notée n0.
Établir le tableau d'avancement du système en fonction de l'avancement ''ksi''  et de la quantité de matière n0.''

Vient ensuite la réponse, avec le tableau donné au-dessus.

Un autre énoncé reprend cette situation :
''Reprendre le texte du précédent exercice résolu, identifier le réactif limitant et calculer l'avancement maximum de la réaction en fonction de n0. Expérimentalement, on obtient en fin de réaction une quantité de matière en ammoniac qui a augmenté de 50% par rapport à la valeur initiale. Calculer le rendement de la synthèse.''

La réponse : ''la quantité de matière en dihydrogène est la première à s'annuler. Le dihydrogène est le réactif limitant : l'annulation de sa quantité de matière correspond à l'avancement maximal de la réaction. Ici ksi max=n0/3.
La quantité de matiere en ammoniac formée par la réaction vaut delta n(NH3)=n0/2. Dans le cas d'une réaction totale (disparition du réactif limitant), la quantité de matière en ammoniac formée par la réaction vaut delta n max (NH3)=2ksi max =2n0/3.
Le rendement est égal à nu = 100 * (n0/2)/(2n0/3)=75%

Et c'est là que je me rends compte que je devrais mieux lire la consigne la prochaine fois, pas la survoler, car la réponse à ma question s'y trouvait, dans le ''la quantité a augmenté de 50%''.

Néanmoins, il me semble avoir lu que cette réaction-ci ne peut pas être totale. Alors comment sait-on si une réaction va faire tendre le système vers l'équilibre chimique ou est une réaction totale, si on n'a aucune supposition de l'énoncé ?
Avec le K0 supérieur à 10^4 ?
Est-ce la seule méthode ?

Merci bien.

Posté par
odbugt1
re : Tableau d'avancement 06-04-18 à 20:26

Je pense en effet que le choix de cette réaction est particulièrement malheureux pour étudier une réaction avec disparition totale d'un réactif et évolution de l'avancement jusqu'à atteindre une valeur maximale qui n'est jamais atteinte en fait.

Il est difficile de faire une liste exhaustive des moyens qui permettent de savoir si une réaction est totale ou non.
La valeur de la constante d'équilibre est en effet un de ces moyens.
Certaines réactions sont notoirement totales comme celles qu'on utilise pour les titrages ou bien les combustions des composés organiques.
D'autres sont notoirement des équilibres et c'est justement le cas de la synthèse de l'ammoniac.

Une petite remarque : Une réaction n'est jamais "totalement totale" . Par réaction totale on entend un équilibre très fortement déplacé (donc une très grande valeur de la constante d'équilibre)



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