D é c o m p o s i t i o n d e N 2 O 5
Le mécanisme de décomposition du pentoxyde de diazote N 2 O 5 est le suivant
N 2 O 5
k 1
k 2
NO
•
3 + NO 2 (1)
NO
•
3 + NO 2
k 3
−−→ NO 2 + O 2 + NO (2)
NO + N 2 O 5
k 4
−−→ 3 NO 2 (3)
1. Précisez la molécularité pour chaque réaction élémentaire et donnez le bilan de la
réaction.
2. Exprimez la vitesse de formation de O 2 en fonction de [N 2 O 5 ] et de k l , k 2 et k 3 .
Utilisez une hypothèse classique à préciser. Déduisez de ce qui précède la vitesse de
décomposition de N 2 O 5 .
S o l u t i o n
1. La molécularité de la réaction élémentaire (1) est égale à 1 (la molécule N 2 O 5 est
seule concernée). La molécularité de la réaction élémentaire (2) est égale à 2 (les deux
espèces NO
•
3 et NO 2 réagissent). La molécularité de la réaction élémentaire (3) est
égale à 2 (les deux espèces NO et N 2 O 5 réagissent). L’équation bilan de la réaction de
dissociation est obtenue en faisant (1) + (2) + (3) :
2 N 2 O 5
k
−−→ 4 NO 2 + O 2 (A)
2. D’après la réaction élémentaire (2) la vitesse de formation de O 2 s’écrit :
d[O 2 ]
dt
= k 3 [NO
•
3 ][NO 2 ] (E).
D’après (1), NO
•
3 est formé avec la constante de vitesse k 1 par la réaction directe et est
consommé par la réaction inverse avec la constante de vitesse k 2 . D’après (2), NO
•
3 est
consommé avec la constante de vitesse k 3 .
d[NO
•
3 ]
dt
= k 1 [N 2 O 5 ] − k 2 [NO
•
3 ][NO 2 ] − k 3 [NO
•
3 ][NO 2 ] .
On applique l’hypothèse de l’approximation de l’état quasi stationnaire (AEQS)
à l’intermédiaire réactionnel NO
•
3 donc
d[NO
•
3 ]
dt
= 0 ce qui conduit à [NO
•
3 ][NO 2 ]
=
k 1
k 2 + k 3
[N 2 O 5 ].
En remplaçant dans l’égalité (E),
d[O 2 ]
dt
=
k 3 × k 1
k 2 + k 3
[N 2 O 5 ].
154 C h i m i e g é n é r a l e e n 3 0 f i c h e s