172
CHAP. 6 – DÉPLACEMENTS D’ÉQUILIBRES
EXERCICES
6.1 Étude de l’équilibre de DEACON (CCP TSI 2006) (#)
Une partie du chlorure d’hydrogène, HCl, sous-produit des réactions de chloration
des composés organiques, peut être récupérée puis transformée en dichlore par la
réaction de DEACON :
4 HCl (g) + O 2 (g)
=
2 Cl 2 (g) + 2 H 2 O (g)
Pour optimiser le rendement de cet équilibre, on peut étudier l’influence de différents
facteurs du point de vue thermodynamique.
1. Calculer à 500 K l’enthalpie libre standard de la réaction Δ r G ◦ et l’entropie standard de la réaction Δ r S ◦ .
2. Prévoir l’influence d’une augmentation de température à pression constante sur cet
équilibre en justifiant qualitativement.
3. Prévoir l’influence d’une augmentation de pression à température constante sur cet
équilibre en justifiant qualitativement.
4. On envisage d’opérer en faisant réagir de l’air (mélange idéal de gaz parfaits contenant 20 % de O 2 (g) et 80 % de N 2 (g)) sur le chlorure d’hydrogène, la température et
la pression étant maintenues constantes.
4.a Exprimer le quotient Q de la réaction en fonction de la quantité de matière des
constituants, de la quantité de matière totale, de la pression totale et de la pression
standard.
4.b À partir d’un état d’équilibre on ajoute du diazote N 2 (g), gaz qui ne réagit pas,
appelé gaz inerte. Dans quel sens varie alors le quotient Q ?
4.c En déduire le signe de l’affinité chimique A et conclure sur le sens de déplacement de l’équilibre de DEACON.
Données à 298 K : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1
Constante d’équilibre de la réaction de DEACON à 500 K : K ◦ = 14, 4.10 4 .
Enthalpie standard de la réaction : Δ r H ◦ = −120 kJ·mol −1 supposée indépendante de
la température.
6.2 Préparation du mercure (#)
Le mercure se prépare exclusivement à partir du sulfure de mercure(II) HgS par
grillage à l’air vers 700 °C, sous pression atmosphérique :
HgS (g) + O 2 (g)
=
Hg (g) + SO 2 (g).
1. Calculer la variance du système.
CHAP. 6 – DÉPLACEMENTS D’ÉQUILIBRES
EXERCICES
6.1 Étude de l’équilibre de DEACON (CCP TSI 2006) (#)
Une partie du chlorure d’hydrogène, HCl, sous-produit des réactions de chloration
des composés organiques, peut être récupérée puis transformée en dichlore par la
réaction de DEACON :
4 HCl (g) + O 2 (g)
=
2 Cl 2 (g) + 2 H 2 O (g)
Pour optimiser le rendement de cet équilibre, on peut étudier l’influence de différents
facteurs du point de vue thermodynamique.
1. Calculer à 500 K l’enthalpie libre standard de la réaction Δ r G ◦ et l’entropie standard de la réaction Δ r S ◦ .
2. Prévoir l’influence d’une augmentation de température à pression constante sur cet
équilibre en justifiant qualitativement.
3. Prévoir l’influence d’une augmentation de pression à température constante sur cet
équilibre en justifiant qualitativement.
4. On envisage d’opérer en faisant réagir de l’air (mélange idéal de gaz parfaits contenant 20 % de O 2 (g) et 80 % de N 2 (g)) sur le chlorure d’hydrogène, la température et
la pression étant maintenues constantes.
4.a Exprimer le quotient Q de la réaction en fonction de la quantité de matière des
constituants, de la quantité de matière totale, de la pression totale et de la pression
standard.
4.b À partir d’un état d’équilibre on ajoute du diazote N 2 (g), gaz qui ne réagit pas,
appelé gaz inerte. Dans quel sens varie alors le quotient Q ?
4.c En déduire le signe de l’affinité chimique A et conclure sur le sens de déplacement de l’équilibre de DEACON.
Données à 298 K : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1
Constante d’équilibre de la réaction de DEACON à 500 K : K ◦ = 14, 4.10 4 .
Enthalpie standard de la réaction : Δ r H ◦ = −120 kJ·mol −1 supposée indépendante de
la température.
6.2 Préparation du mercure (#)
Le mercure se prépare exclusivement à partir du sulfure de mercure(II) HgS par
grillage à l’air vers 700 °C, sous pression atmosphérique :
HgS (g) + O 2 (g)
=
Hg (g) + SO 2 (g).
1. Calculer la variance du système.