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    Examen Normal SMC3 2015 PDF

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    UNIVERSITE IBN ZOHR Filière : SMC3

    FACULTE DES SCIENCES Module: Chimie Descriptive &


    DEPARTEMENT DE CHIMIE Diagramme de phases
    AGADIR

    Examen : Session normale, 2015 ………………………………………………..……………………………………… Durée : 1 heure 30 min

    L’épreuve est constituée de 2 pages et comporte 2 parties indépendantes I et II.


    Données : masse atomique, O : 16 ; N : 14 ; Na : 23 ; H:1
    Volume molaire Vm = 24 litres

    Partie I : Diagramme de phases : liquéfaction et distillation fractionnée de l'air liquide (45 min)

    Q1- D’après ce diagramme, peut-on considérer les mélanges liquides O2-N2 comme homogènes, hétérogènes,
    idéaux ou non idéaux ?
    Q2- Quelles sont les phases en présence dans le domaine ❶ ?
    Q3- Quels sont respectivement les noms des courbes ❷ et ❸ ?
    Q4- Quel est le composé le plus volatil ?
    On considère, sous une pression constante égale à 1 atm, une tonne d’un mélange liquide constitué de
    40 % de diazote et de 60 % de dioxygène (pourcentage molaire).
    Q5- A quelle température commence l’ébullition d’un tel mélange ?
    Q6- A quelle température faut-il arrêter l’ébullition pour récupérer un liquide contenant 75 % d’O2 (%
    molaire) ?
    Q7- Quelle est la masse du liquide récupérée ?
    Q8- Quelle température Tvap doit-on dépasser pour évaporer totalement ce liquide ?
    Q9- La vapeur ainsi obtenue est condensée. Quelle est la composition, en % molaire en O2, du li-
    quide qui apparaît à Tvap?
    On refroidit de l'air sous la pression atmosphérique. En admettant en première approximation que l'air
    est un mélange binaire de dioxygène et de diazote dans lequel le pourcentage molaire en dioxygène est
    de 20%:
    Q10- Quelle sera la température de liquéfaction commençante de l'air (Tliq) ?
    Q11- Quelle sera la fraction molaire en dioxygène de la première goutte du liquide ?
    Q12- A quelle température l'air sera-t-il totalement liquéfié ?
    Q13- Quelle sera la fraction en O2 de ce liquide et de la vapeur correspondante ?
    On laisse maintenant bouillir de l'air liquide dans un vase ouvert (à pression constante =1atm):
    Q14- Comment évoluera la composition du gaz qui s'échappe par rapport à l'air ambiant ?
    Q15- Comment évoluera la température d'ébullition du liquide restant ?

    Partie II : chimie descriptive (45 min)


    A. (6 points)
    L’oxydation de l’ammoniac avec le dioxygène de l’air peut conduire à plusieurs composés.
    Q16- Parmi les composés proposés un seul n’est pas un produit de la réaction, lequel ?
    Q17- Ecrire l’équation bilan de la réaction d’oxydation qui donne le monoxyde d’azote en
    utilisant une mole d’ammoniac.
    On fait réagir une masse m(NH3) =42,5g d’ammoniac avec l’air (20% de dioxygène).
    Q18- Calculer le nombre de mole de monoxyde d’azote préparé.
    Q19 Calculer le volume d’air nécessaire à la réaction.

    B- (9 points)
    La figure ci-contre représente le diagramme de Frost
    de l’azote à pH = 14 en considérant les espèces :

    Q20- Citer deux espèces thermodynamiquement ins-


    tables à pH = 14.
    Q21- Quel est l’espèce la plus stable thermodynami-
    quement à pH = 14 ?
    Q22- Donner la réaction thermodynamiquement pos-
    sible mettant en jeu les espèces suivantes : NH2OH , N2H4
    et NH3.

    Q23- On fait réagir les espèces N2 et NH3, que se pas-


    sera-t'il ?

    C- (5 points)
    L’une des synthèses de l’azide (l'azoture) de sodium consiste à faire réagir de l'amidure de sodium avec du
    nitrate de sodium à 175°C :
    3NaNH2 + NaNO3 ---> NaN3 + 3NaOH + NH3 (1)
    Q24- Calculer le nombre de mole d’azide (l'azoture) de sodium obtenu quand on fait réagir m(NaNH2)= 20g
    et m(NaNO3)= 25,5g.

    Pour gonfler un airbag on utilise l’azide de sodium, on considère principalement la réaction suivante :
    2NaN3 (s)  2 Na(s) + 3 N2(g) (2)
    Q25- Calculer la masse d'azoture de sodium nécessaire au gonflement d'un sac de volume Va=72 Litres

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