MP Physique-chimie. Devoir surveill

Jean Le Hir, 3 septembre 2005 Page 1 sur 1

DS n3-2 : corrig

Deuxime problme : chimie

Bref extrait du concours CCP MP 2003

PARTIE IIIB Prparation du blanc de zinc.

1. quilibrer lquation de raction. ( ) ( ) ( ) ( )s 2 g s 2 g3

ZnS O ZnO SO2

+ = +

2. La raction est-elle favorise dans le sens de formation de ZnO et 2SO 298 KT = ? Je ne vois pas dautre faon de rpondre cette question que de rpondre dabord la question 3. En

effet, il sagit de calculer la constante dquilibre la temprature de 298 K, ce qui suppose de calculer lenthalpie libre de raction.

3. Quelle est la valeur de lenthalpie standard de raction 298 K ? Selon la loi de Hess : ( ) ( ) ( )2

0 0 0 0 1r f f fZnO s SO g ZnS s 455,6 kJ molH H H H

= + =

2(suite). Nous avons galement : ( ) ( ) ( ) ( )2 20 0 0 0 0 1 1

r ZnO s SO g ZnS s O g

372,71 J K mol

2S S S S S = + =

et, par consquent : 0 0 0 1r r r 433,9 kJ molG H T S = = . Nous en dduisons la valeur de la

constante dquilibre : 0

r0 761,3 10

GRTK e

= = . la temprature de 298 K, la raction de formation

de ZnO et 2SO est donc totale. Il peut cependant se poser des problmes de cintique.

4. Grandeurs de raction 1000 K. Appliquons la loi de Vant Hoff :

( ) ( ) ( ) ( )2 2

00 0 0 0 0 1 1r

r m ZnO s mSO g m ZnS s mO g

30,6 J K mol

2p p p p pd H

C C C C CdT

= = + =

Nous en dduisons : ( ) ( ) ( )0 0 0 1r r r1000 K 298 K 1000 K 298 K 455, 2 kJ molpH H C = + = 00

rr pCd S

dT T

= ( ) ( )0 0 0 1 1r r r1000 K

1000 K 298 K ln 72,0 J K mol298 Kp

S S C = + =

Soit, finalement : ( ) ( ) ( ) ( )0 0 0 1r r r1000 K 1000 K 1000 K 1000 K 383, 2 kJ molG H S = = 5. La raction est-elle totale ?

0

r0 201,1 10

GRTK e

= = 1000 K. La raction peut encore tre considre comme totale.

6. Lnergie libre permet-elle datteindre 1000 K ?

La chaleur dgage par la raction chimique isobare a pour expression : 1

r 455,6 kJ molQ H H= = = .

Lnergie ncessaire pour lever la temprature des ractifs 1000 K se calcule en considrant quil y a quatre mole de diazote pour une mole de dioxygne dans lair.

( ) ( ) ( )2 20 0 0 1m ZnS s mO g m N g

36 194,2 kJ mol

2p p pQ C C C T Q

= + + =