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CHAP. 6 – DÉPLACEMENTS D’ÉQUILIBRES
7. En pratique, on se place sous une pression totale de 20 bar. En se plaçant ainsi
sous une pression plus élevée, il est possible de faire la synthèse du nickel carbonyle
à une plus haute température.
7.1 Quel peut être l’intérêt de faire cette synthèse à plus haute température ?
7.2 Déterminer la température de vaporisation du nickel carbonyle sous une pression
de 20 bar. Quel sera l’état physique du nickel carbonyle à 160 °C et 20 bar ?
7.3 Établir l’équation donnant la fraction molaire x en nickel carbonyle du mélange
gazeux en équilibre avec du nickel en excès, sous une pression de 20 bar à 160 °C.
La teneur du mélange est-elle proche de 90, 70, 50 ou 30 % en nickel carbonyle ?
Données :
Température d’ébullition du tétracarbonylenickel sous p = 1 bar : T éb = 43 °C.
Enthalpie standard de vaporisation du tétracarbonylenickel : Δ vap H ◦ = 30 kJ·mol −1
Constante des gaz parfaits : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
Espèces chimiques
Ni(s) CO(g) Ni(CO) 4 ()
Δ f H ◦
298 / kJ·mol −1
−111
−632
S ◦
m, 298 / J·K −1 ·mol −1
30
198
320
6.11 Hydrates de sel (Mines-Ponts MP 2003) (###)
L’équilibre entre la forme anhydre (S), une forme hydratée (S, nH 2 O) d’un sel solide
et la vapeur d’eau s’écrit :
S, nH 2 O
=
n H 2 O (g) + S (s).
Soit ε la quantité moyenne d’eau fixée (exprimée en moles), à l’état solide, par mole
de S (par exemple ε = n pour l’hydrate S,nH 2 O(s) pur). Cette grandeur permet de
caractériser globalement le système mais on rencontre, selon la nature de sel S, deux
situations très différentes :
• certains sels forment des solides, de composition fixée S,nH 2 O (appelés composés
définis) : une valeur de ε strictement comprise entre 0 et n correspondra donc à un
mélange de deux solides totalement non miscibles S et S, nH 2 O ;
• d’autres sels forment des solutions solides dont la composition varie continûment
de S à S, nH 2 O. Dans ce cas, il n’y a qu’un solide de composition S, εH 2 O, ε
pouvant varier de 0 à n.
Nous allons chercher à déterminer dans quelle catégorie se situe le sulfate de cadmium CdSO 4 .
Étude isotherme
1. Proposer un dispositif expérimental permettant de mesurer ε en fonction de la
pression partielle de vapeur d’eau p H 2 O , à l’équilibre et à température constante.
CHAP. 6 – DÉPLACEMENTS D’ÉQUILIBRES
7. En pratique, on se place sous une pression totale de 20 bar. En se plaçant ainsi
sous une pression plus élevée, il est possible de faire la synthèse du nickel carbonyle
à une plus haute température.
7.1 Quel peut être l’intérêt de faire cette synthèse à plus haute température ?
7.2 Déterminer la température de vaporisation du nickel carbonyle sous une pression
de 20 bar. Quel sera l’état physique du nickel carbonyle à 160 °C et 20 bar ?
7.3 Établir l’équation donnant la fraction molaire x en nickel carbonyle du mélange
gazeux en équilibre avec du nickel en excès, sous une pression de 20 bar à 160 °C.
La teneur du mélange est-elle proche de 90, 70, 50 ou 30 % en nickel carbonyle ?
Données :
Température d’ébullition du tétracarbonylenickel sous p = 1 bar : T éb = 43 °C.
Enthalpie standard de vaporisation du tétracarbonylenickel : Δ vap H ◦ = 30 kJ·mol −1
Constante des gaz parfaits : R = 8,31 J·K −1 ·mol −1 .
Espèces chimiques
Ni(s) CO(g) Ni(CO) 4 ()
Δ f H ◦
298 / kJ·mol −1
−111
−632
S ◦
m, 298 / J·K −1 ·mol −1
30
198
320
6.11 Hydrates de sel (Mines-Ponts MP 2003) (###)
L’équilibre entre la forme anhydre (S), une forme hydratée (S, nH 2 O) d’un sel solide
et la vapeur d’eau s’écrit :
S, nH 2 O
=
n H 2 O (g) + S (s).
Soit ε la quantité moyenne d’eau fixée (exprimée en moles), à l’état solide, par mole
de S (par exemple ε = n pour l’hydrate S,nH 2 O(s) pur). Cette grandeur permet de
caractériser globalement le système mais on rencontre, selon la nature de sel S, deux
situations très différentes :
• certains sels forment des solides, de composition fixée S,nH 2 O (appelés composés
définis) : une valeur de ε strictement comprise entre 0 et n correspondra donc à un
mélange de deux solides totalement non miscibles S et S, nH 2 O ;
• d’autres sels forment des solutions solides dont la composition varie continûment
de S à S, nH 2 O. Dans ce cas, il n’y a qu’un solide de composition S, εH 2 O, ε
pouvant varier de 0 à n.
Nous allons chercher à déterminer dans quelle catégorie se situe le sulfate de cadmium CdSO 4 .
Étude isotherme
1. Proposer un dispositif expérimental permettant de mesurer ε en fonction de la
pression partielle de vapeur d’eau p H 2 O , à l’équilibre et à température constante.