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    DS2 2023

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    Le document présente trois exercices portant sur des réactions chimiques. L'exercice 1 concerne la réaction de production du méthanol et calcule des enthalpies et entropies. L'exercice 2 étudie la réaction entre le magnésium et le fluor et calcule des énergies de liaison. L'exercice 3 porte sur l'équilibre chimique de la réaction entre le fluorure de zinc et la vapeur d'eau.

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    DS2 2023 (3)

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    Le document présente trois exercices portant sur des réactions chimiques. L'exercice 1 concerne la réaction de production du méthanol et calcule des enthalpies et entropies. L'exercice 2 étudie la réaction entre le magnésium et le fluor et calcule des énergies de liaison. L'exercice 3 porte sur l'équilibre chimique de la réaction entre le fluorure de zinc et la vapeur d'eau.

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    Institut Préparatoire aux études 1ère Année Préparatoire Spécialité : T1

    d'Ingénieurs de Gabes
    DEVOIR SURVEILLE N°2 DE CHIMIE
    Durée :1:30 heures A. U. : 2022/2023
    N. B. :
    - Il sera tenu compte de la clarté et du soin apportés à la rédaction de la réponse
    - Documents interdits
    - Calculatrice autorisée

    Exercice N°1

    I/ On étudie la préparation industrielle du méthanol en présence d’un catalyseur selon


    l’équation (1):
    CO (g) + 2H2 (g) CH3OH(g) (1)
    1) Calculer l’enthalpie standard de la réaction à 298 K et 523 K.
    2) La température de vaporisation du méthanol est de 337K. Proposer un cycle
    thermodynamique, faisant intervenir l’enthalpie de vaporisation du méthanol
    Δvap H° (337K) = 37,4 KJ.mol-1, permettant de déterminer l’enthalpie standard de
    la réaction (2) à 298K :
    CO (g) + 2H2 (g) CH3OH (liq) (2)
    3) En déduire l’enthalpie standard de formation du méthanol liquide à 298K.
    4) Calculer la variation d’entropie standard ΔrS° de la réaction (2) et déduire la variation
    d’enthalpie libre standard ΔrG° de cette réaction à 298 K.
    On donne :
    CO(g) H2(g) CH3OH(g) CH3OH(liq)
    ΔfH° (298K) (KJ.mol-1) -110,5 0 -201,2 ?
    s° (298K) (J. K. mol-1) 240 84,2 304 230,2
    CP0 en (J. K. mol-1) 28,6 27,8 8,4 81,1

    R = 8,314 J.mol-1K-1 = 0,082 L.atm.mol-1.K-1


    Exercice N°2

    1) On considère la réaction d’équation suivante :


    Mg(s) + F2(s)  MgF2(sd )

    1-a) Donner l’expression puis calculer l’enthalpie libre standard ∆rG (298K )
    °
    de
    cette réaction.

    1
    1-b) É tablir l’expression de l’entropie standard ∆rS°(T) de cette même réaction en
    fonction de la température T dans le domaine [298K, T] dans lequel Mg et MgF2 sont

    solides et les capacités calorifiques molaires Cp° (Mg, sd), et Cp° (MgF , sd),
    2

    demeurent constantes.
    2-a) définir l’énergie réticulaire.
    2-b) Calculer l’attachement électronique du fluor correspondant à la transformation
    : F(g) + 1e-  F-(g)
    On donne:
    À 298 K et sous la pression standard :
    Mg(s) F2(g) MgF2(s)
    H°f (Kj.mol-1) 0 0 -1124,2
    S° (j. K-1.mol-1) 32,7 202,8 57,2
    Cp° (j. K-1.mol-1) 24,9 31,3 61,6

     Mg(g)  Mg+ (g) +1e- : Ei,1 (Mg) = 737 kJ mol-1.


     Mg+(g)  Mg2+ (g) +1e- : Ei,2 (Mg) = 1446 kJ mol-1.
     Mg(sd)  Mg (g) +1e- : H°sub (Mg) = 150 kJ mol-1.
     Energie réticulaire de MgF2 : ∆retH° (MgF2, sd) = 2962 kJ mol-1.
     Enthalpie de dissociation de F2 : ∆disH°( F2, g ) = 159 kJ mol,

    Exercice n° 3
    On se propose d’étudier la réaction d’obtention de HF(g) à partir de ZnF2(sd) :
    (1)
    ZnF2(sd) + H2O(g) ZnO (sd) + 2HF(g) rH° = 108,23KJ. mol-1
    (2)
    1) Dans quel sens évolue le système initialement à l’équilibre lors d'une:
    a)Augmentation de la température à température et volume constants ? Justifier la réponse
    a) Dilatation isotheme ? Justifier la réponse.
    b) d’une faible addition de ZnF2(sd) à température et volume constants ? Justifier la réponse
    c) d’une addition de l'argon gazeux à température et volume constants? Justifier la réponse
    2) Donner les expressions des constantes d'équilibre relatives aux pressions partielles Kp
    et aux concentrations molaires Kc. Déduire la relation entre Kp et Kc.
    3) Déterminer la variance du système. Quel paramètre peut-on fixer pour définir un état
    d'équilibre.

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