UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER
FACULTÉ DES SCIENCES
Session :
Date :
Licence
Mention :
Parcours
Libellé + code de l’UE :
2 en distanciel
27 / 08 / 2020
Master
Durée de l’épreuve :
Documents autorisés :
2 heures / 8h30-10h30
Oui
Matériel autorisé :
Calculatrice
Lycée
HLCH301
Chimie et Physique-Chimie
Thermodynamique des Équilibres Chimiques
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la rédaction du sujet. L’équipe enseignante se réserve le droit de ne pas y répondre.
Un barème est donné à titre indicatif
UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER
FACULTÉ DES SCIENCES
Session :
Date :
Licence
Mention :
Parcours
Libellé + code de l’UE :
2 en distanciel
27 / 08 / 2020
Master
2 heures / 8h30-10h30
Oui
Matériel autorisé :
Calculatrice
Lycée
HLCH301
Chimie et Physique-Chimie
Thermodynamique des Équilibres Chimiques
— Les réponses doivent être précises et concises.
1
Durée de l’épreuve :
Documents autorisés :
R = 8,314 J.mol−1 .K−1
Combustion de l’octane, température de flamme / 6 pts
On mesure la quantité de chaleur Qc dégagée par la combustion de 1g d’octane (C8 H18 ) avec 6g
de dioxygène. Cette quantité de chaleur Qc est égale à -44,9kJ.
1. Donner la définition d’une réaction de combustion.
2. Donner la définition d’une réaction adiabatique.
3. Écrire la réaction de combustion de l’octane par le dioxygène.
4. Les réactifs, 1g d’octane (C8 H18 ) et 6g de dioxygène, sont-ils en proportions stœchiométriques ?
Dresser le tableau d’avancement de la réaction et en déduire la valeur de l’avancement maximal,
ξmax .
5. Calculer, à partir des résultats précédents, l’enthalpie molaire standard de cette réaction de combustion.
On admettra ici, pour simplifier par la suite les calculs, que les produits et les réactifs sont des
gaz.
Un chalumeau est alimenté par un mélange d’octane et de dioxygène.
6. En admettant que les réactifs, à 25 o C, soient mélangés dans les proportions stœchiométriques,
calculer la température maximale atteinte par les produits de la réaction ou température de
flamme.
On donne à 298K :
∆f H o (kJ.mol−1 )
Cpo (J.K−1 .mol−1 )
Masse molaire (g.mol−1 )
2
C8 H18(g)
-208,7
244
114
O2(g)
32,18
32
H2 O(g)
-241,83
61,2
18
CO2(g)
-393,52
67,1
44
Rendement et coefficient de dissociation / 7 pts
On étudie le phénomène physico-chimique schématisé par l’équation bilan suivante :
C2 H5 N H2 (g) C2 H4 (g) + N H3 (g)
(1)
1. Calculer pour la réaction bilan ci-dessus, les valeurs à 298K de ∆r H o , de ∆r S o , de ∆r Go et la
valeur de la constante d’équilibre K0298K .
2. Toujours pour l’équation bilan ci-dessus, calculer les valeurs à 500 K de ∆r H o , de ∆r S o , de
∆r Go et la valeur de la constante d’équilibre K0500K .
3. Quelle est l’influence de la température sur cet équilibre ? Justifier.
4. Quelle est l’influence de la pression ? Justifier.
5. Sous une pression maintenue constante de 1 Bar et à la température de 500K, un récipient vidé
d’air est rempli d’une certaine quantité a de C2 H5 NH2 .
(a) Dresser le tableau d’avancement. Les variables judicieuses sont a et ξeq .
(b) Calculer la valeur de l’avancement maximal, ξ∞ .
(c) Donner l’expression de α.
(d) Pour les différents constituants, exprimer leur nombre de moles en fonction de a et α.
6. Calculer la valeur du coefficient de dissociation de C2 H5 NH2 , à l’équilibre.
On donne à 298K :
∆f H o (kJ.mol−1 )
S o (J.mol−1 .K−1 )
Cpo (J.K−1 .mol−1 )
C2 H5 NH2(g)
-26,960
291,78
53,1
C2 H4(g)
52,210
219,24
43,51
NH3(g)
-46,110
192,45
35,06
3 Équilibre de solubilité / 3 pts
L’oxalate de calcium, constituant exclusif des calculs urinaires est un solide ionique (Ca2+ ,C2 O2−
4 )
peu soluble dans l’eau (Ks = 10−8,6 ). Sa masse molaire est MCaC2 O4 = 128 g.mol−1 .
1. Quelle est la solubilité de CaC2 O4 dans l’eau pure ?
2. Quel volume minimum d’eau pure faut-il utiliser pour dissoudre totalement un calcul urinaire
de 0,8 g ?
3. L’eau utilisée contient en réalité du chlorure de calcium (Ca2+ +2 Cl− ) à la concentration de
10−4 mol.l−1 . Quel est dans ce cas le volume minimum d’eau nécessaire pour dissoudre totalement le même calcul urinaire ?
4
Précipitation et température / 4 pts
On donne l’enthalpie standard ∆r H o = −13 kJ.mol−1 de la réaction de dissociation du carbonate
de calcium :
CaCO3 (s) = Ca2+ (aq) + CO2−
(2)
3 (aq)
1. En déduire le Ks et le pKs du carbonate de calcium à la température T = 358 K (θ = 85o C).
On supposera que ∆r H o est constant sur l’intervalle de température considéré.
2. Quelle est la solubilité de CaCO3 à 85o C ?
3. Peut-on affirmer que l’importance des dépôts calcaires dépend beaucoup de la température ?
Données : Produit de solubilité de CaCO3 à 298 K : Ks = 10−8,4 .