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CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
3. Que représente la température 767 °C ? Dans quel sens évolue le système s’il n’est
pas initialement à l’équilibre ?
On considère maintenant à θ 2 = 427 °C et sous p = 1 bar = constante le mélange
constitué par 1 mol de dioxyde de soufre SO 2 , 1 mol de dioxygène O 2 , 4 mol de diazote N 2 . Après réaction, l’équilibre étant réalisé, la constante d’équilibre K ◦
2(427 °C) =
264.
4. En déduire la valeur du taux de dissociation α du dioxyde de soufre SO 2 ; quelles
conclusions peut on en tirer ?
5. Par rapport au cas précédent on modifie seulement la température θ 3 = 767 °C.
Donner la nouvelle valeur de la constante d’équilibre K ◦
3(767 °C) . Conclure quant à
l’intérêt d’utiliser le catalyseur V 2 O 5 (s) dans cette synthèse.
Données : C ◦
p,m (V 2 O 4 (β )) −C ◦
p,m (V 2 O 4 (α)) = 1,25 J·K −1 ·mol −1 .
Entropie molaire standard S ◦
m (V 2 O 4 (α)) = 10,50 J·K −1 ·mol −1 .
Enthalpie standard de transition à 72 °C : Δ r H ◦ = 8610 J·mol −1 pour :
V 2 O 4 (α)
=
V 2 O 4 (β ).
R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
5.16 Réaction chimique et création d’entropie (d’après E3A 2001)
(###)
Tous les systèmes réactionnels envisagés dans ce problème sont fermés et en contact
avec un thermostat de température T 0 = 298 K et un réservoir de pression p ◦ = 1 bar.
Dans toutes les transformations considérées, les états initiaux et finaux sont des états
d’équilibre physique où le système est à la température T 0 et à la pression p ◦ = 1 bar.
Tous les gaz sont supposés parfaits et les mélanges considérés sont tous idéaux. R =
8,31 J·K −1 ·mol −1 .
1. Préliminaires. Au cours d’une réaction chimique, le système réactionnel subit
une transformation durant laquelle son entropie varie de ΔS, son enthalpie de ΔH et
son enthalpie libre de ΔG, et au cours de laquelle il échange un transfert thermique Q
avec le thermostat. On note par ailleurs S cr l’entropie créée au cours du processus, que
l’on appelle aussi parfois « création d’entropie », « entropie produite » ou « variation
d’entropie de l’Univers ».
a. Exprimer S cr en fonction de ΔS, Q et T 0 . Comment s’exprime le deuxième principe
de la thermodynamique ? Indiquer en quoi il s’agit d’un principe d’évolution.
b. Démontrer soigneusement que ΔH = Q.
c. Exprimer ΔG en fonction de T 0 et S cr . Que peut-on dire du signe de ΔG ?
2. Formation du chlorure d’hydrogène. Le système réactionnel est initialement
constitué d’un mélange homogène de n 0 = 1 mol de H 2 (g) et 1 mol de Cl 2 (g). Ces
CHAP. 5 – ÉQUILIBRES CHIMIQUES
3. Que représente la température 767 °C ? Dans quel sens évolue le système s’il n’est
pas initialement à l’équilibre ?
On considère maintenant à θ 2 = 427 °C et sous p = 1 bar = constante le mélange
constitué par 1 mol de dioxyde de soufre SO 2 , 1 mol de dioxygène O 2 , 4 mol de diazote N 2 . Après réaction, l’équilibre étant réalisé, la constante d’équilibre K ◦
2(427 °C) =
264.
4. En déduire la valeur du taux de dissociation α du dioxyde de soufre SO 2 ; quelles
conclusions peut on en tirer ?
5. Par rapport au cas précédent on modifie seulement la température θ 3 = 767 °C.
Donner la nouvelle valeur de la constante d’équilibre K ◦
3(767 °C) . Conclure quant à
l’intérêt d’utiliser le catalyseur V 2 O 5 (s) dans cette synthèse.
Données : C ◦
p,m (V 2 O 4 (β )) −C ◦
p,m (V 2 O 4 (α)) = 1,25 J·K −1 ·mol −1 .
Entropie molaire standard S ◦
m (V 2 O 4 (α)) = 10,50 J·K −1 ·mol −1 .
Enthalpie standard de transition à 72 °C : Δ r H ◦ = 8610 J·mol −1 pour :
V 2 O 4 (α)
=
V 2 O 4 (β ).
R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
5.16 Réaction chimique et création d’entropie (d’après E3A 2001)
(###)
Tous les systèmes réactionnels envisagés dans ce problème sont fermés et en contact
avec un thermostat de température T 0 = 298 K et un réservoir de pression p ◦ = 1 bar.
Dans toutes les transformations considérées, les états initiaux et finaux sont des états
d’équilibre physique où le système est à la température T 0 et à la pression p ◦ = 1 bar.
Tous les gaz sont supposés parfaits et les mélanges considérés sont tous idéaux. R =
8,31 J·K −1 ·mol −1 .
1. Préliminaires. Au cours d’une réaction chimique, le système réactionnel subit
une transformation durant laquelle son entropie varie de ΔS, son enthalpie de ΔH et
son enthalpie libre de ΔG, et au cours de laquelle il échange un transfert thermique Q
avec le thermostat. On note par ailleurs S cr l’entropie créée au cours du processus, que
l’on appelle aussi parfois « création d’entropie », « entropie produite » ou « variation
d’entropie de l’Univers ».
a. Exprimer S cr en fonction de ΔS, Q et T 0 . Comment s’exprime le deuxième principe
de la thermodynamique ? Indiquer en quoi il s’agit d’un principe d’évolution.
b. Démontrer soigneusement que ΔH = Q.
c. Exprimer ΔG en fonction de T 0 et S cr . Que peut-on dire du signe de ΔG ?
2. Formation du chlorure d’hydrogène. Le système réactionnel est initialement
constitué d’un mélange homogène de n 0 = 1 mol de H 2 (g) et 1 mol de Cl 2 (g). Ces