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CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
Données à 298 K :
Espèces chimiques Cu 2 O(s) FeS(s) Cu 2 S(s) FeO(s)
Δ f H ◦ / kJ·mol −1
−169
−100
−80
−164
S ◦
m / J·K −1 ·mol −1
93
60
121
59
5.9 Stabilité d’un oxyde de chrome (Centrale TSI 2007) (#)
On considère les oxydes de chrome CrO 3 et Cr 2 O 3 . Chaque solide est supposé seul
dans sa phase.
1. Quel est le degré d’oxydation du chrome dans chacun des deux oxydes ? Justifier.
L’oxyde CrO 3 est utilisé dans la synthèse des rubis artificiels. On s’intéresse à sa
stabilité en présence de dioxygène. L’enthalpie libre standard de réaction, calculée
dans l’approximation d’ELLINGHAM, pour l’équilibre :
4 CrO 3 (s)
=
2 Cr 2 O 3 (s) + 3 O 2 (g)
vaut Δ r G ◦ = 80 − 485.10 −3 T / kJ·mol −1 .
2. On se place dans le cadre de l’approximation d’ELLINGHAM. Que signifie cette
phrase ?
3. Que valent les enthalpie et entropie standard de réaction ? Pouvait-on prévoir le
signe de Δ r S ◦ ?
4. Exprimer, puis calculer l’affinité chimique de la réaction à température ambiante
(298 K) en présence d’air (p O 2 = 0,2 bar). Conclure.
On donne R = 8,314 J·K −1 ·mol −1
5.10 Étude thermodynamique de la liaison hydrogène (Centrale
PSI 2007) (##)
L’existence de charges partielles dans le groupement hydroxyle -OH permet la formation de liaisons intermoléculaires appelées liaisons hydrogène entre l’atome H +δ
d’une molécule d’alcool et l’atome O −δ d’une autre molécule d’alcool, à proximité
immédiate de la première.
On se propose d’évaluer par des calculs thermodynamiques l’enthalpie molaire d’une
liaison hydrogène dans une molécule d’alcool.
On considère l’association en phase liquide, dans un solvant aprotique, d’un grand
nombre de molécules d’alcool ROH, formant une solution diluée. On supposera que
s’établissent les équilibres indiqués page suivante.
On notera a 1 la valeur en mol·L −1 de la concentration [ROH], a 2 celle de [(ROH) 2 ],
a n celle de [(ROH) n ], etc. et a 0 la valeur en mol·L −1 de la concentration totale en
alcool.
CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
Données à 298 K :
Espèces chimiques Cu 2 O(s) FeS(s) Cu 2 S(s) FeO(s)
Δ f H ◦ / kJ·mol −1
−169
−100
−80
−164
S ◦
m / J·K −1 ·mol −1
93
60
121
59
5.9 Stabilité d’un oxyde de chrome (Centrale TSI 2007) (#)
On considère les oxydes de chrome CrO 3 et Cr 2 O 3 . Chaque solide est supposé seul
dans sa phase.
1. Quel est le degré d’oxydation du chrome dans chacun des deux oxydes ? Justifier.
L’oxyde CrO 3 est utilisé dans la synthèse des rubis artificiels. On s’intéresse à sa
stabilité en présence de dioxygène. L’enthalpie libre standard de réaction, calculée
dans l’approximation d’ELLINGHAM, pour l’équilibre :
4 CrO 3 (s)
=
2 Cr 2 O 3 (s) + 3 O 2 (g)
vaut Δ r G ◦ = 80 − 485.10 −3 T / kJ·mol −1 .
2. On se place dans le cadre de l’approximation d’ELLINGHAM. Que signifie cette
phrase ?
3. Que valent les enthalpie et entropie standard de réaction ? Pouvait-on prévoir le
signe de Δ r S ◦ ?
4. Exprimer, puis calculer l’affinité chimique de la réaction à température ambiante
(298 K) en présence d’air (p O 2 = 0,2 bar). Conclure.
On donne R = 8,314 J·K −1 ·mol −1
5.10 Étude thermodynamique de la liaison hydrogène (Centrale
PSI 2007) (##)
L’existence de charges partielles dans le groupement hydroxyle -OH permet la formation de liaisons intermoléculaires appelées liaisons hydrogène entre l’atome H +δ
d’une molécule d’alcool et l’atome O −δ d’une autre molécule d’alcool, à proximité
immédiate de la première.
On se propose d’évaluer par des calculs thermodynamiques l’enthalpie molaire d’une
liaison hydrogène dans une molécule d’alcool.
On considère l’association en phase liquide, dans un solvant aprotique, d’un grand
nombre de molécules d’alcool ROH, formant une solution diluée. On supposera que
s’établissent les équilibres indiqués page suivante.
On notera a 1 la valeur en mol·L −1 de la concentration [ROH], a 2 celle de [(ROH) 2 ],
a n celle de [(ROH) n ], etc. et a 0 la valeur en mol·L −1 de la concentration totale en
alcool.