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CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
4. Le mélange gazeux initial est constitué de 2 mol d’iodure d’hydrogène HI, 1 mol
de dihydrogène H 2 et 1 mol de diiode I 2 (on a toujours V = 6 L et T 1 = 900 K). Le
système est-il à l’équilibre ? Sinon dans quel sens évolue-t-il ? (On pourra utiliser
l’affinité chimique).
5. On renouvelle l’expérience à une autre température : T 2 = 769 K. On trouve pour la
constante d’équilibre K ◦
1 (T 2 ) = 2, 18.10 −2 . Déduire le signe de l’enthalpie standard
de la réaction. Calculer numériquement sa valeur (préciser l’approximation réalisée).
6. Calculer l’entropie standard de la réaction.
On réalise une autre expérience en chauffant à température constante T 2 = 769 K, de
l’iodure d’ammonium solide NH 4 I(s) dans un récipient initialement vide de volume
constant. NH 4 I(s) est en excès (c’est-à-dire en quantité suffisante pour être toujours
présent à l’état solide). L’équilibre :
NH 4 I (s)
=
NH 3 (g) + HI (g)
s’établit rapidement. La pression totale est alors égale à p 1 = 2 bar. On constate ensuite que la pression évolue car l’iodure d’hydrogène HI se dissocie lentement selon
l’équilibre :
2 HI (g)
=
I 2 (g) + H 2 (g).
Lorsque la pression se stabilise, il y a coexistence des deux équilibres.
7. Calculer la constante de l’équilibre :
NH 4 I (s)
=
NH 3 (g) + HI (g).
8. Qualitativement, prévoir si la pression à l’équilibre est inférieure ou supérieure à
p 1 .
9. Calculer à l’équilibre les pressions partielles de chaque gaz ainsi que la pression
totale.
Donnée : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
5.14 Décomposition thermique du gypse (CCP TSI 2003) (##)
Nous étudions dans cet exercice la décomposition thermique du gypse (sulfate de
calcium CaSO 4 (s)) en présence de sable (constitué de silice SiO 2 (s)) conduisant au
silicate de calcium CaSiO 3 (s). Le ciment (dit PORTLAND) est obtenu par cette voie
en chauffant le mélange précédent en présence de charbon et d’argile. Ce procédé
met en jeu les deux équilibres simultanés (1) et (2) :
CaSO 4 (s) + SiO 2 (s)
=
CaSiO 3 (s) + SO 3 (g)
2 SO 3 (g)
=
2 SO 2 (g) + O 2 (g).
À T = 1400 K, les constantes des équilibres (1) et (2) sont respectivement K ◦
1 = 0, 95
et K ◦
2 = 400.
CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
4. Le mélange gazeux initial est constitué de 2 mol d’iodure d’hydrogène HI, 1 mol
de dihydrogène H 2 et 1 mol de diiode I 2 (on a toujours V = 6 L et T 1 = 900 K). Le
système est-il à l’équilibre ? Sinon dans quel sens évolue-t-il ? (On pourra utiliser
l’affinité chimique).
5. On renouvelle l’expérience à une autre température : T 2 = 769 K. On trouve pour la
constante d’équilibre K ◦
1 (T 2 ) = 2, 18.10 −2 . Déduire le signe de l’enthalpie standard
de la réaction. Calculer numériquement sa valeur (préciser l’approximation réalisée).
6. Calculer l’entropie standard de la réaction.
On réalise une autre expérience en chauffant à température constante T 2 = 769 K, de
l’iodure d’ammonium solide NH 4 I(s) dans un récipient initialement vide de volume
constant. NH 4 I(s) est en excès (c’est-à-dire en quantité suffisante pour être toujours
présent à l’état solide). L’équilibre :
NH 4 I (s)
=
NH 3 (g) + HI (g)
s’établit rapidement. La pression totale est alors égale à p 1 = 2 bar. On constate ensuite que la pression évolue car l’iodure d’hydrogène HI se dissocie lentement selon
l’équilibre :
2 HI (g)
=
I 2 (g) + H 2 (g).
Lorsque la pression se stabilise, il y a coexistence des deux équilibres.
7. Calculer la constante de l’équilibre :
NH 4 I (s)
=
NH 3 (g) + HI (g).
8. Qualitativement, prévoir si la pression à l’équilibre est inférieure ou supérieure à
p 1 .
9. Calculer à l’équilibre les pressions partielles de chaque gaz ainsi que la pression
totale.
Donnée : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
5.14 Décomposition thermique du gypse (CCP TSI 2003) (##)
Nous étudions dans cet exercice la décomposition thermique du gypse (sulfate de
calcium CaSO 4 (s)) en présence de sable (constitué de silice SiO 2 (s)) conduisant au
silicate de calcium CaSiO 3 (s). Le ciment (dit PORTLAND) est obtenu par cette voie
en chauffant le mélange précédent en présence de charbon et d’argile. Ce procédé
met en jeu les deux équilibres simultanés (1) et (2) :
CaSO 4 (s) + SiO 2 (s)
=
CaSiO 3 (s) + SO 3 (g)
2 SO 3 (g)
=
2 SO 2 (g) + O 2 (g).
À T = 1400 K, les constantes des équilibres (1) et (2) sont respectivement K ◦
1 = 0, 95
et K ◦
2 = 400.