EXERCICES
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2. À pression constante p = 1 bar et à la température T = 600 K, une mole de dioxygène et une mole de chlorure d’hydrogène réagissent pour conduire à un état
d’équilibre que l’on déterminera en calculant chaque pression partielle et la quantité
de matière à l’équilibre de chaque participant. Le calcul étant un peu technique, on
pourra vérifier que les valeurs suivantes des pressions partielles sont effectivement
solutions du problème :
• p H 2 O = 0,258 bar ;
• p Cl 2 = 0,258 bar ;
• p O 2 = 0,436 bar ;
• p H 2 O = 0,048 bar.
3. Calculer la variation d’enthalpie pour l’étude précédente entre l’état initial et l’état
final.
Données :
Espèces chimiques HCl(g) O 2 (g) H 2 O(g) Cl 2 (g)
Δ f H ◦
298 / kJ·mol −1
−92, 3
−241, 8
S ◦
m / J·K −1 ·mol −1
186,8 205,0
188,7
223,0
Constante des gaz parfaits : R = 8,314 J·K −1 ·mol −1 .
5.8 Pyrométallurgie du cuivre (Mines-Ponts PSI 2007) - sans calculatrice (#)
Cet exercice est à traiter sans calculatrice, ce qui explique l’utilisation de grandeurs
approchées.
La première étape du procédé d’élaboration du cuivre par pyrométallurgie consiste
à concentrer le minerai par des procédés de flottation. La seconde étape consiste
à faire fondre dans un four tous les composants à une température suffisante pour
obtenir deux phases liquides en fin de processus. Au cours des opérations intervient
la transformation modélisée par l’équation de réaction suivante, entre espèces solides
non miscibles :
Cu 2 O (s) + FeS (s)
=
Cu 2 S (s) + FeO (s).
1. Déterminer un ordre de grandeur (à 10 % près) de la température minimale à
partir de laquelle un système constitué des quatre solides évolue dans le sens direct. Dans ces conditions, quel est l’état final ? On se placera dans l’approximation
d’ELLINGHAM.
2. Écrire l’équation de la réaction entre Cu 2 S et le dioxygène gazeux, conduisant à
l’obtention du cuivre métallique. Proposer une application industrielle du co-produit
gazeux obtenu.
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2. À pression constante p = 1 bar et à la température T = 600 K, une mole de dioxygène et une mole de chlorure d’hydrogène réagissent pour conduire à un état
d’équilibre que l’on déterminera en calculant chaque pression partielle et la quantité
de matière à l’équilibre de chaque participant. Le calcul étant un peu technique, on
pourra vérifier que les valeurs suivantes des pressions partielles sont effectivement
solutions du problème :
• p H 2 O = 0,258 bar ;
• p Cl 2 = 0,258 bar ;
• p O 2 = 0,436 bar ;
• p H 2 O = 0,048 bar.
3. Calculer la variation d’enthalpie pour l’étude précédente entre l’état initial et l’état
final.
Données :
Espèces chimiques HCl(g) O 2 (g) H 2 O(g) Cl 2 (g)
Δ f H ◦
298 / kJ·mol −1
−92, 3
−241, 8
S ◦
m / J·K −1 ·mol −1
186,8 205,0
188,7
223,0
Constante des gaz parfaits : R = 8,314 J·K −1 ·mol −1 .
5.8 Pyrométallurgie du cuivre (Mines-Ponts PSI 2007) - sans calculatrice (#)
Cet exercice est à traiter sans calculatrice, ce qui explique l’utilisation de grandeurs
approchées.
La première étape du procédé d’élaboration du cuivre par pyrométallurgie consiste
à concentrer le minerai par des procédés de flottation. La seconde étape consiste
à faire fondre dans un four tous les composants à une température suffisante pour
obtenir deux phases liquides en fin de processus. Au cours des opérations intervient
la transformation modélisée par l’équation de réaction suivante, entre espèces solides
non miscibles :
Cu 2 O (s) + FeS (s)
=
Cu 2 S (s) + FeO (s).
1. Déterminer un ordre de grandeur (à 10 % près) de la température minimale à
partir de laquelle un système constitué des quatre solides évolue dans le sens direct. Dans ces conditions, quel est l’état final ? On se placera dans l’approximation
d’ELLINGHAM.
2. Écrire l’équation de la réaction entre Cu 2 S et le dioxygène gazeux, conduisant à
l’obtention du cuivre métallique. Proposer une application industrielle du co-produit
gazeux obtenu.