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19 • Cinétique chimique – Radioactivité – Mécanismes réactionnels
b) Pour caractériser l’état d’avancement de la réaction, à chaque instant t, il
faut connaître la concentration de chaque espèce présente dans le réacteur.
➤ Exprimer
– la concentration d’oxyde d’éthylène notée c(A) en fonction de n 0 (quantité
initiale d’oxyde d’éthylène), et V.
– la pression partielle p(A) de l’oxyde d’éthylène dans le mélange gazeux.
➤ Exprimer c(A) et p(A) en fonction de la pression initiale p 0 et de la pression
totale p dans le réacteur au temps t. Calculer la valeur de c(A) et de p(A)
pour t ϭ 60 min.
c) Quel est l’ordre de la réaction ? Quelle est la valeur de son coefficient de
vitesse ?
d) Combien de temps faut-il pour décomposer 80 % d’oxyde d’éthylène ?
Quelle sera alors la pression totale ?
Solution
Prenez conscience de la réalité physique de cette réaction. Quelles sont les espèces
chimiques présentes dans le réacteur au moment initial, pendant la réaction et lorsqu’elle est
terminée ? Comment varie la quantité totale de matière contenue dans le réacteur ? Comment
varie la pression totale (notez que V et T sont constants), et comment varie la pression partielle
de l’oxyde d’éthylène ?
Mises à part les valeurs numériques des données, qui sont propres à la réaction étudiée, le
problème correspond au cas général d’une réaction du type A ϭ B ϩ C, en phase gazeuse. Il
s’agit de déterminer :
• son état d’avancement à un moment donné (sous plusieurs formes, qui doivent être équivalentes et sans doute se déduire les unes des autres) ;
• son ordre cinétique puis le temps nécessaire pour réaliser un certain état d’avancement.
Outre les lois cinétiques de l’ordre 1 ou de l’ordre 2, s’agissant de gaz et les données étant
des pressions, il y aura lieu d’utiliser la relation pV ϭ nRT (valide puisque la température est
constante). La définition de la pression partielle d’un constituant sera sans doute également utile.
La meilleure stratégie est sans nul doute de prendre les questions dans l’ordre où elles sont
posées…
Tous les constituants du mélange sont gazeux. Faisons le bilan des quantités présentes à chaque
instant.
a) On voit dans le tableau que pour t • , p • ϭ 2p 0 . On a donc :
p 0 ϭ p • /2 ϭ 0,167 bar.
C 2 H 4 O
CH 4
CO
n total
p totale
t ϭ 0
n 0
0
0
n 0
p 0
t
n 0 –
n 0 ϩ
p
t •
0 ϭ n 0 – •
•
•
2 •
2 p 0
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b) Pour caractériser l’état d’avancement de la réaction, à chaque instant t, il
faut connaître la concentration de chaque espèce présente dans le réacteur.
➤ Exprimer
– la concentration d’oxyde d’éthylène notée c(A) en fonction de n 0 (quantité
initiale d’oxyde d’éthylène), et V.
– la pression partielle p(A) de l’oxyde d’éthylène dans le mélange gazeux.
➤ Exprimer c(A) et p(A) en fonction de la pression initiale p 0 et de la pression
totale p dans le réacteur au temps t. Calculer la valeur de c(A) et de p(A)
pour t ϭ 60 min.
c) Quel est l’ordre de la réaction ? Quelle est la valeur de son coefficient de
vitesse ?
d) Combien de temps faut-il pour décomposer 80 % d’oxyde d’éthylène ?
Quelle sera alors la pression totale ?
Solution
Prenez conscience de la réalité physique de cette réaction. Quelles sont les espèces
chimiques présentes dans le réacteur au moment initial, pendant la réaction et lorsqu’elle est
terminée ? Comment varie la quantité totale de matière contenue dans le réacteur ? Comment
varie la pression totale (notez que V et T sont constants), et comment varie la pression partielle
de l’oxyde d’éthylène ?
Mises à part les valeurs numériques des données, qui sont propres à la réaction étudiée, le
problème correspond au cas général d’une réaction du type A ϭ B ϩ C, en phase gazeuse. Il
s’agit de déterminer :
• son état d’avancement à un moment donné (sous plusieurs formes, qui doivent être équivalentes et sans doute se déduire les unes des autres) ;
• son ordre cinétique puis le temps nécessaire pour réaliser un certain état d’avancement.
Outre les lois cinétiques de l’ordre 1 ou de l’ordre 2, s’agissant de gaz et les données étant
des pressions, il y aura lieu d’utiliser la relation pV ϭ nRT (valide puisque la température est
constante). La définition de la pression partielle d’un constituant sera sans doute également utile.
La meilleure stratégie est sans nul doute de prendre les questions dans l’ordre où elles sont
posées…
Tous les constituants du mélange sont gazeux. Faisons le bilan des quantités présentes à chaque
instant.
a) On voit dans le tableau que pour t • , p • ϭ 2p 0 . On a donc :
p 0 ϭ p • /2 ϭ 0,167 bar.
C 2 H 4 O
CH 4
CO
n total
p totale
t ϭ 0
n 0
0
0
n 0
p 0
t
n 0 –
n 0 ϩ
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0 ϭ n 0 – •
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