CORRIGÉS DES EXERCICES ET PROBLÈMES DU CHAPITRE 7
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3. En supposant désormais qu’il n’existe qu’une phase solide, l’application du même calcul
conduit au résultat :
v = 3 + 2 − 2 − 1 = 2.
Le système est dit divariant, si la température est imposée, l’état du système dépend encore
d’un paramètre intensif (pression partielle en eau par exemple).
4. La température est fixée, par lecture de la courbe nous lisons que la pression partielle en
eau l’est aussi lorsque l’équilibre est réalisé (p H 2 O = 0,072 bar). Le système est monovariant,
il y a donc formation du composé défini CdSO 4 ,H 2 O.
Pour p H 2 O < 0,072 bar, le système ne contient que CdSO 4 (s), pour p H 2 O = 0,072 bar le système contient CdSO 4 (s) et CdSO 4 , H 2 O(s).
Pour p H 2 O > 0,072 bar, le système contient CdSO 4 , H 2 O(s). En effet, tant que la pression
partielle p H 2 O est inférieure à la pression partielle d’équilibre, l’affinité chimique de la réaction
H 2 O (g)
+
S (s)
=
S, H 2 O (s)
dont l’expression est :
A = RT ln
p H 2 O
p
eq
H 2 O
est négative et la seule phase solide est S(s).
Pour p H 2 O = 0,072 bar = p
eq
H 2 O , l’affinité chimique est nulle, le système est à l’équilibre.
Lorsque la pression partielle p H 2 O est supérieure à la pression partielle d’équilibre, l’affinité
chimique est positive et la seule phase solide est S,H 2 O(s).
5. Pour une température inférieure à 42 °C, ε = 2, 67 et, pour les mêmes raisons que celles
évoquées précédemment, le système est monovariant. Il s’agit par conséquent d’un composé
défini de formule 3CdSO 4 ,8H 2 O (nous privilégions ici une écriture ne faisant intervenir que
des nombres entiers).
Corrigés des exercices du chapitre 7
7.1 Pyrométallurgie du zinc
1. Les enthalpie et entropie standard de réaction sont supposées indépendantes de la température :
Δ r H
◦
≈ Δ r H
◦
(298 K)
et
Δ r S
◦
≈ Δ r S
◦
(298 K).
Le choix consistant à prendre la valeur à 298 K n’est ni un choix théorique, ni un choix
optimal, mais directement lié aux valeurs numériques disponibles.
2. Lorsque T < 693 K, l’équation-bilan de formation de l’oxyde s’écrit :
2 Zn (s) + O 2 (g)
=
2 ZnO (s)
et l’enthalpie libre standard de réaction est Δ r G ◦ (T ) = 2Δ r G ◦
1 . Ainsi :
Δ r G
◦
(T ) = −696, 6 + 0, 201.T /kJ·mol
−1
.
Cette équation permet d’identifier :
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3. En supposant désormais qu’il n’existe qu’une phase solide, l’application du même calcul
conduit au résultat :
v = 3 + 2 − 2 − 1 = 2.
Le système est dit divariant, si la température est imposée, l’état du système dépend encore
d’un paramètre intensif (pression partielle en eau par exemple).
4. La température est fixée, par lecture de la courbe nous lisons que la pression partielle en
eau l’est aussi lorsque l’équilibre est réalisé (p H 2 O = 0,072 bar). Le système est monovariant,
il y a donc formation du composé défini CdSO 4 ,H 2 O.
Pour p H 2 O < 0,072 bar, le système ne contient que CdSO 4 (s), pour p H 2 O = 0,072 bar le système contient CdSO 4 (s) et CdSO 4 , H 2 O(s).
Pour p H 2 O > 0,072 bar, le système contient CdSO 4 , H 2 O(s). En effet, tant que la pression
partielle p H 2 O est inférieure à la pression partielle d’équilibre, l’affinité chimique de la réaction
H 2 O (g)
+
S (s)
=
S, H 2 O (s)
dont l’expression est :
A = RT ln
p H 2 O
p
eq
H 2 O
est négative et la seule phase solide est S(s).
Pour p H 2 O = 0,072 bar = p
eq
H 2 O , l’affinité chimique est nulle, le système est à l’équilibre.
Lorsque la pression partielle p H 2 O est supérieure à la pression partielle d’équilibre, l’affinité
chimique est positive et la seule phase solide est S,H 2 O(s).
5. Pour une température inférieure à 42 °C, ε = 2, 67 et, pour les mêmes raisons que celles
évoquées précédemment, le système est monovariant. Il s’agit par conséquent d’un composé
défini de formule 3CdSO 4 ,8H 2 O (nous privilégions ici une écriture ne faisant intervenir que
des nombres entiers).
Corrigés des exercices du chapitre 7
7.1 Pyrométallurgie du zinc
1. Les enthalpie et entropie standard de réaction sont supposées indépendantes de la température :
Δ r H
◦
≈ Δ r H
◦
(298 K)
et
Δ r S
◦
≈ Δ r S
◦
(298 K).
Le choix consistant à prendre la valeur à 298 K n’est ni un choix théorique, ni un choix
optimal, mais directement lié aux valeurs numériques disponibles.
2. Lorsque T < 693 K, l’équation-bilan de formation de l’oxyde s’écrit :
2 Zn (s) + O 2 (g)
=
2 ZnO (s)
et l’enthalpie libre standard de réaction est Δ r G ◦ (T ) = 2Δ r G ◦
1 . Ainsi :
Δ r G
◦
(T ) = −696, 6 + 0, 201.T /kJ·mol
−1
.
Cette équation permet d’identifier :