EXERCICES
179
Données : masses molaires en g·mol −1
Ba : 137 ; O : 16.
6.10 Raffinage du nickel par carbonylation (procédé MOND)
(d’après agrégation de Physique 2001) (###)
Du nickel de très haute pureté peut être obtenu par l’intermédiaire du nickel carbonyle (tétracarbonylenickel) Ni(CO) 4 . Ce complexe se forme à température modérée
et pression ordinaire par simple passage de monoxyde de carbone gazeux sur des
pastilles de nickel. Aucun autre métal n’est susceptible de réagir dans les mêmes
conditions.
Ni (s) + 4 CO (g)
=
Ni(CO) 4
réaction (1).
Après séparation, le nickel carbonyle est décomposé selon la réaction inverse pour
donner du métal d’une pureté proche de 99,9 %.
1. À l’aide des données thermodynamiques fournies, établir, en fonction de la température absolue T , les expressions de l’enthalpie libre standard de la réaction (1), dans
les domaines de température 0-43 °C et 43-200 °C.
Pouvait-on prévoir le signe du coefficient de T dans l’expession de l’enthalpie libre
standard de réaction ? Quelles sont les données supplémentaires nécessaires si on
veut tenir compte de la variation des enthalpies et des entropies standard de réaction
avec la température T ? Comment les utilise-t-on ?
2. Tracer le graphe de l’enthalpie libre standard de réaction Δ r G ◦ en fonction de la
température T .
Quelle est la température d’inversion de l’équilibre ?
3. Quelle est la variance d’un système à l’équilibre constitué de nickel solide, de
monoxyde de carbone et de nickel carbonyle gazeux ? Quel est l’effet sur ce système
d’une augmentation de pression à température constante ?
4. Quelle est la variance d’un système à l’équilibre constitué de nickel solide, de
monoxyde de carbone et de nickel carbonyle liquide ? Quel est l’effet sur ce système
d’une augmentation de température à pression constante ?
5. Pour une pression totale de 1 bar, à quelle température sera-t-il judicieux de se
placer pour former le nickel carbonyle et le séparer facilement des impuretés, peu
volatiles, contenues dans le métal ?
On choisira entre 20 °C, 40 °C, 50 °C, 100 °C, 150 °C ou 200 °C.
6. Quelle température conviendra le mieux pour décomposer le nickel carbonyle sous
une pression totale de 1 bar ?
On choisira entre 20 °C, 40 °C, 50 °C, 100 °C, 150 °C ou 200 °C.
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Données : masses molaires en g·mol −1
Ba : 137 ; O : 16.
6.10 Raffinage du nickel par carbonylation (procédé MOND)
(d’après agrégation de Physique 2001) (###)
Du nickel de très haute pureté peut être obtenu par l’intermédiaire du nickel carbonyle (tétracarbonylenickel) Ni(CO) 4 . Ce complexe se forme à température modérée
et pression ordinaire par simple passage de monoxyde de carbone gazeux sur des
pastilles de nickel. Aucun autre métal n’est susceptible de réagir dans les mêmes
conditions.
Ni (s) + 4 CO (g)
=
Ni(CO) 4
réaction (1).
Après séparation, le nickel carbonyle est décomposé selon la réaction inverse pour
donner du métal d’une pureté proche de 99,9 %.
1. À l’aide des données thermodynamiques fournies, établir, en fonction de la température absolue T , les expressions de l’enthalpie libre standard de la réaction (1), dans
les domaines de température 0-43 °C et 43-200 °C.
Pouvait-on prévoir le signe du coefficient de T dans l’expession de l’enthalpie libre
standard de réaction ? Quelles sont les données supplémentaires nécessaires si on
veut tenir compte de la variation des enthalpies et des entropies standard de réaction
avec la température T ? Comment les utilise-t-on ?
2. Tracer le graphe de l’enthalpie libre standard de réaction Δ r G ◦ en fonction de la
température T .
Quelle est la température d’inversion de l’équilibre ?
3. Quelle est la variance d’un système à l’équilibre constitué de nickel solide, de
monoxyde de carbone et de nickel carbonyle gazeux ? Quel est l’effet sur ce système
d’une augmentation de pression à température constante ?
4. Quelle est la variance d’un système à l’équilibre constitué de nickel solide, de
monoxyde de carbone et de nickel carbonyle liquide ? Quel est l’effet sur ce système
d’une augmentation de température à pression constante ?
5. Pour une pression totale de 1 bar, à quelle température sera-t-il judicieux de se
placer pour former le nickel carbonyle et le séparer facilement des impuretés, peu
volatiles, contenues dans le métal ?
On choisira entre 20 °C, 40 °C, 50 °C, 100 °C, 150 °C ou 200 °C.
6. Quelle température conviendra le mieux pour décomposer le nickel carbonyle sous
une pression totale de 1 bar ?
On choisira entre 20 °C, 40 °C, 50 °C, 100 °C, 150 °C ou 200 °C.