Niveau maths sup

Transformation Chimique , phase gazeuse

Posté par
MisterHB8 12-11-17 à 16:49

Bonjour , je sollicite votre aide suite à 2 jours de recherche sur cet exercice qui me casse la tête, j'espère que vous pourrez me décoincer .

Voici l'énoncé :

Décomposition de l'acide hypochloreux $HClO$ en phase gazeuse

En phase gazeuse , $HClO$ (g) de pression partielle p (HClO) = 0.06bar ,  peut se déshydrater en formant de l'hémioxyde de chlore $Cl_{2}O$ et de l'eau , en phase gazeuse dans ces conditions suivant la réaction d'équation :

$\\ 2HClO \Leftrightarrow Cl_{2}O _{(g)} + H_{2}O _{(g)}$

et de constante d'équilibre K = 11,1

1. Préciser le sens d'évolution du système
2. La réaction est-elle totale ou non ?
3. Préciser la composition du système obtenu à l'équilibre

Les questions où je bloque sont la première et la troisième pour chacune d'entre elle j'ai exploré plusieurs piste que je n'ai pas toute recopiée , juste les plus récentes.

Question 1 )

  K est compris entre 10^{-4} et 10^{4}    et supérieur à 1 , la réaction est donc favorisée dans le sens direct , autrement dit il y a plus de produits que de réactifs à l'état final de la réaction .

Question 2 )

K est compris entre 10^{-4} et 10^{4} , la réaction est donc limitée , cela implique que les réactifs et les produits sont présents et non négligeables les uns par rapport aux autres à l'état final.

Question 3 )

Alors cette question , gros foutoir je suis parti dans tous les sens pendant plus de 5h aujourd'hui :

Tout d'abord j'ai fais un tableau d'avancement pour me représenter la réaction , dont je ne suis pas sûr qu'il soit correct.

$2HClO \Leftrightarrow Cl_{2}O _{(g)} + H_{2}O _{(g)}$
$n_{0}                   0         0$            E.I
$n_{0}-2\xi        \xi eq         \xi eq$            E.Int
$n_{0}-2\xi eq       \xi eq         \xi eq$            E.F

Par la suite j'ai rappelé qu'à l'équilibre $Qr_{final} = K = \frac{\xi eq ^{2}}{ n_{0} - 2\xi eq}$

En résolvant l'équation j'obtiens :
$-\xi eq ^{2} - 2K \xi eq + Kn_{0} = 0$
$\Delta = 4K^{2} + 8K = 581,64$ en utilisant $b^{2} - 4 ac \\$

$\xi eq = \frac{-2K }{2} + \frac{\sqrt{\Delta} }{2}$ = 0,959 mol
$\xi eq = \frac{-2K }{2} - \frac{\sqrt{\Delta} }{2}$ = -23,16 mol ?

Je ne sais quoi faire de ces résultats , je pense m'être totalement égaré de ce qu'il faut faire, c'est pourtant la méthode notée dans mes cours .

J'espère que vous pourrez m'aider  , merci d'avance !

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 19:05

Bonjour
Exprime le quotient de réaction initial Q_roet compare-le à K
Si Q_ro<K : évolution spontanée dans le sens direct
Si Q_ro=K : équilibre
Si Q_ro>K : évolution spontanée dans le sens inverse.
Pour 2 : je trouve la question prématurée : certes K n'étant pas très grand devant 1, on peut s'attendre à un équilibre mais il ne faut pas exclure le cas d'une situation bloquée par épuisement du réactif.
Pour répondre à 2) il faut donc envisager un équilibre. Si la valeur calculée de l'avancement à l'équilibre est inférieure à no/2, il y a équilibre. Si la valeur calculer est supérieure à no/2, il n'y a pas d'état d'équilibre mais un état bloqué correspondant à une valeur finale de l'avancement égale à no/2.

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 19:13

Erreur dans ton expression du quotient de réaction :

$Qr_{final}=K=\frac{\xi_{eq}2}{\left(n_{0}-2\xi_{eq}\right)^{2}}$

Coefficient stœchiométrique de HClO égal à 2 ! Attention : en toute rigueur, il faut raisonner sur les pressions partielles mais comme ici, l'équation bilan fait intervenir autant de gaz réactifs que de gaz produits...

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 19:46

Bonsoir ! Merci de votre réponse

Bien vu pour le carré sur $n_{0}-2 \xi eq$ ! A force d'être plongé dans l'exercice j'en avais oublié la formule du cours !

Quant au calcul de $Qr_{init}$ , je l'ai déjà tenté au tout début

Voici mon raisonnement

Fraction molaire d'un gaz :
$a(A)_{g} = \frac{P(A)}{P^{0}}$ avec $P^{0}$ = 1 bar

donc

$Qr_{init} = \frac{a(Cl_{2}O) * a(H_{2}O)}{a(HClO)^{2}}$

$Qr_{init} = \frac{(\frac{P(Cl_{2}O))}{P^{0}}) * (\frac { P(H_{2}O)}{P^{0}} )}{ \frac{P(HClO)^{2}}{P^{0}}}$

Quant aux calcul de $P(Cl_{2}O)$ et des autres pressions j'ai raisonné comme ceci :
$\\ P(A) = n (A) / n(tot,gaz )$ (en utilisant les coefficients stœchiométriques comme valeur de n )

Soit n(tot,gaz) = 4 mol et $P(Cl_{2}O) = P(H_{2}O) = \frac{1}{4} = .25 bar$

Je pense que j'ai fais n'importe quoi puisque j'obtiens une valeur Qinit égale à 17.36.
Donc la réaction évolue dans le sens indirect jusqu'à atteindre K= 11.1 par la Loi d'action des masses alors que j'ai dis par le passé que la réaction évoluait dans le sens direct puisque K=11.1 , je suis confus avec ces notions qui ne sont pas très clairs dans mon cours et sur les autres cours que je regarde sur le net .

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 20:06

Tu ne précises pas clairement l'état initial : pressions partielles, quantités, volume...
L'évolution est isotherme sans doute ?
Difficile de t'aider de façon précise sont un énoncé complet.

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 20:14

Justement il est complet !
Ne serait-ce qu'un raisonnement à expliquer , sans passer à l'application numérique ?

** image supprimée => un énoncé est à recopier **

Posté par re : Transformation Chimique , phase gazeuse 12-11-17 à 21:58

L'énoncé demande de déterminer la composition du système à l'équilibre, ce qui est impossible sans plus de précisions. Peut-être y a-t-il quelques précisions indiquées en début de page communes à tous les exercices. S'il s'agit d'un simple exercice d'entraînement, je peux imaginer l'énoncé suivant.
L'acide hypochloreux gaz est enfermé avec de l'air sec dans une enceinte de volume V fixe maintenue à température fixe. La pression partielle de HClO vaut 0,06bar, la pression totale vaut 1bar.
On peut maintenant répondre aux questions posées.

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