CORRIGÉS DES EXERCICES ET PROBLÈMES DU CHAPITRE 5
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Corrigés des exercices du chapitre 5
5.1 Élimination du monoxyde de carbone des effluents gazeux
1. On utilise la loi de VAN’T HOFF pour écrire :
dlnK ◦
dT
=
Δ r H ◦
RT 2
avec Δ r H ◦ enthalpie standard de réaction. En prenant cette grandeur indépendante de la température sur la gamme de température utile, il vient par intégration entre T = 1100 K et
T = 1101 K :
ln
K ◦◦
K ◦
=
Δ r H ◦
R
1
T
−
1
T
avec
K
◦◦
= 0, 9964K
◦
.
Application numérique : Δ r H ◦ = −36,3 kJ·mol −1 .
2. L’enthalpie standard de réaction est calculée par application de la loi de HESS :
Δ r H
◦
=
n
∑
i =1
ν i Δ f H
◦
i = Δ f H
◦
(CO 2 (g)) − Δ f H
◦
(CO(g)) − Δ f H
◦
(H 2 O(g)) .
Application numérique à 298 K : Δ r H ◦ = −40,9 kJ·mol −1 . La différence constatée est imputable au fait qu’il s’agit ici d’une valeur calculée à 298 K, alors que l’enthalpie standard de
réaction est en toute rigueur une fonction de la température.
3. Les réactions de dissociation s’écrivent :
H 2 O (g)
=
H 2 (g) +
1
2
O 2 (g) (2)
CO 2 (g)
=
CO (g) +
1
2
O 2 (g) (3).
La constante d’équilibre de la réaction (2) est donnée par :
K
◦
2 =
p H 2 (p O 2 )
1/2
p H 2 O (p ◦ )
1/2
=
2, 21.10 −4
2, 21.10 −4
2
1/2
1
= 2, 32.10
−6
.
De la même façon pour la réaction (3) :
K
◦
3 =
p CO (p O 2 )
1/2
p CO 2 (p ◦ )
1/2
=
4, 8.10 −4
4, 8.10 −4
2
1/2
1
= 7, 44.10
−6
.
La constante d’équilibre de la réaction (1) est donnée par :
K
◦
1 =
p CO 2 p H 2
p CO p H 2 O
=
K ◦
2
K ◦
3
= 0, 311.