Thermodynamique chimique et équilibres : 400 questions de concours corrigées

Calculer l'enthalpie standard de réaction Δ_r H° de la combustion du dodécane (on négligera l'enthalpie de vaporisation du carburant). Commentez le signe.

La réaction est-elle favorisée à haute température ? Commenter le choix industriel.

Écrire la réaction de combustion du méthane sachant qu'elle ne libère que de l'eau et du dioxyde de carbone.

a) La réaction (1) est-elle endothermique ou exothermique ? Justifier. b) Que vaut l'entropie standard Δ_r S₁⁰ de la réaction (1) ? Commenter son signe. c) Expliciter l'expression de la constante…

Écrire l'équation-bilan de cette réaction de combustion, tous les constituants étant à l'état gazeux. On prendra un coefficient stœchiométrique égal à 1 pour l'octane.

Exprimer la constante thermodynamique d'équilibre K°₁ à la température T en fonction notamment de l'enthalpie standard de réaction Δ_rH°₁ et de l'entropie standard de réaction Δ_rS°₁.

L'entropie standard de la réaction (1) est de -60 J⁻¹⁻¹. Calculer ln K, le logarithme népérien de la constante d'équilibre de la réaction à 298 K.

Établir l’équation de réaction modélisant la combustion du méthane.

Déterminer la valeur de l’enthalpie standard de réaction de cette réaction, et commenter son signe.

Écrire l’équation de la réaction de combustion complète du butane dans le dioxygène de l’air.

Calculer la valeur de l'enthalpie standard de réaction à 298 K.

Calculer et commenter le signe de l'entropie standard de la réaction à 298 K.

Donner l'équation de réaction d'oxydation complète du phénol par le dioxygène. On rappelle qu'une oxydation complète conduit à la formation de dioxyde de carbone CO₂ et d'eau H₂O.

Définir, à l'aide d'une fonction d'état thermodynamique à préciser, le potentiel chimique µ(T,P) de l'eau dans un récipient contenant n moles d'eau pure à l'état liquide sous la température T et la…

Exprimer littéralement la constante d'équilibre K° de la réaction (R1) en fonction, entre autres, de son enthalpie standard de réaction et de son entropie standard de réaction.

Donner la relation qui permet de calculer l'enthalpie libre standard. L'enthalpie libre standard de cette réaction à 1300 K est de 225 kJ⁻¹. La réaction est-elle favorable thermodynamiquement ?…

Calculer l'enthalpie standard Δ_rH° et l'entropie standard Δ_rS° de la réaction d'inversion du saccharose à 298 K.

Exprimez la différentielle de G_l,m(T, P) en fonction de V_l,m(T, P), S_l,m(T, P), et des différentielles de T et P. Exprimez de même la différentielle de G_v,m(T, P) en fonction de V_v,m(T, P)…

Donnez la relation entre le potentiel chimique µ_l(T) de l'eau liquide, supposé ne dépendre que de la température, et le potentiel µ_v[T, P_v = P_sat(T)] de la vapeur d'eau à la pression de vapeur…

Prévoir, justification à l'appui, dans quel sens l'équilibre est déplacé lors d'une augmentation de pression à température et composition constantes.

On considère les grandeurs thermodynamiques de formation des espèces mises en jeu dans l'équilibre (1). Rappeler la définition de l'état standard de référence d'un constituant physicochimique. A…

Du point de vue thermodynamique, cette réaction est-elle favorisée par une température plus élevée?

Calculer, à partir des données, l'enthalpie standard de réaction Δ H_r1⁰ pour une mole de silicate formée.

Écrire les réactions standard de formation du monoxyde de carbone CO(g), de l'oxyde de fer FeO(s) et du dioxyde de titane TiO₂(s).

Déterminer l'enthalpie libre standard Δ_rG°(25 ⁾ de la réaction de décharge de la batterie à 25 ^.

Ecrire l'équation de la réaction, notée (1) pour une mole de diazote.

Calculer l'enthalpie standard de réaction de la réaction (1). Que peut-on en déduire ?

Exprimer la constante d'équilibre de cette réaction à 300 K en fonction des grandeurs thermodynamiques calculées dans les questions précédentes. On obtient : K° = 6,03 · 10⁵.

Calculer l'enthalpie standard de la réaction à 1 700 K et commenter son signe.

Déterminer l'expression, puis la valeur numérique de la constante d'équilibre associée à cette équation bilan de l'étape 2.

Calculer son enthalpie standard de réaction à 298 K. Commenter son signe.

Calculer l'enthalpie standard de réaction de la combustion de l'octane. Commenter son signe.

Énoncer la relation de Van't Hoff et en déduire s'il faut augmenter ou diminuer la température à partir de 298 K pour observer une coexistence des deux espèces.

On introduit µ*(P, T) le potentiel chimique de référence de l'eau pure. Rappeler l'expression du potentiel chimique µ(P, T, x) de l'eau en présence d'un soluté de fraction molaire x, dans…

On considère un gaz parfait de n moles à la température T dans un volume V_A. On fait subir une détente isotherme à ce gaz, avec un volume final égal à V_M. Calculer la variation d'enthalpie libre Δ…

Calculer, en explicitant les hypothèses utilisées, la température atteinte au cœur de la flamme.

Écrire l'équation bilan de la combustion du méthane par le dioxygène, sachant que la réaction ne produit que de l'eau et du dioxyde de carbone sous forme gazeuse. On prendra un coefficient…

En s’appuyant sur la loi de van’t Hoff fournie dans les données, déterminer si une augmentation de température favorise ou défavorise le rendement de cette réaction. En déduire que le choix de la…

À partir des données fournies en fin d’énoncé, calculer l’enthalpie libre standard de réaction Δ_rG° à 25 °C.

Déterminer l'enthalpie standard Δ_r H₃° de la réaction (3), supposée indépendante de la température. Justifier que le calcaire se dépose davantage sur les canalisations d'eau chaude que sur les…

Montrer, en utilisant notamment la notion d'enthalpie libre standard de réaction, que la réaction entre le diiode et les ions thiosulfate est quantitative (totale) à T = 298 K.

Quels sont les effets de la température et de la pression totale sur l'équilibre associé à la réaction (1) ? On précisera de quelle façon une augmentation ou une diminution de la valeur de ces…

Ecrire l'équation de la réaction qui a lieu lors de l'ajout de la solution de fer (III) et calculer la constante d'équilibre associée à 298 K.

Calculer, à 298 K, l'enthalpie standard Δ_r H° et l'entropie standard Δ_r S° de la réaction. En déduire la valeur de l'enthalpie libre standard de la réaction à 298 K, puis la force électromotrice…

À pression et température constantes, établir l'inégalité liant la variation d'enthalpie libre Δ G du système et le travail électrique fourni Wₑ.

En négligeant les capacités thermiques du calorimètre et du produit formé C₁₀H₁₆I₂, exprimer Δ_r H° en fonction des données. Calculer sa valeur. Commenter son signe.

En assimilant la réaction dans la pâte à la réaction en solution aqueuse, exprimer en fonction de Kₐ₁, Kₐ₃ et de K_s, la constante d'équilibre de la réaction (1), puis donner sa valeur numérique à…

Montrer alors, lorsque l'équilibre (1) est établi à la température T et sous une pression totale P fixée, qu'il est possible d'écrire : [CO_2(aq)] = k p_CO_2 où k est une constante ne dépendant que…

Déterminer l'influence d'une élévation pression à température et composition constantes sur l'équilibre (R1). Justifier.

Faire un schéma d'un montage Dean-Stark et justifier l'intérêt d'utiliser un montage Dean-Stark dans le cas de cette réaction.

Déterminer l'enthalpie standard de réaction à 298 K. Commenter son signe.

La constante thermodynamique d'équilibre de la réaction à 298 K est K°(T₀) = 7 × 10⁻¹⁹. En supposant Δ_r H° indépendant de la température, exprimer la constante thermodynamique d'équilibre à la…

Exprimer l'enthalpie standard de réaction à 298 K de la réaction (2), puis calculer sa valeur.

En justifiant, préciser l'influence sur cet équilibre d'une augmentation de température à pression constante.

En justifiant, préciser l'influence sur cet équilibre d'une augmentation de pression totale à température constante.

On désire déplacer l'état d'équilibre vers la formation de UF_4(s). En justifiant rigoureusement, indiquer s'il faut augmenter ou diminuer la température et la pression totale ou encore diluer le…

Exprimer l'enthalpie libre standard de cette réaction en fonction des potentiels standard. Calculer la constante d'équilibre de cette réaction d'oxydoréduction.

Exprimer à l'équilibre la solubilité x_sol en fonction des potentiels chimiques standard de la nonivamide à l'état solide µ_s° et en solution µ_solv°.

En déduire que le tracé de ln (x_sol) en fonction de 1/T permet d'obtenir l'enthalpie standard Δ_disH° et l'entropie standard de dissolution Δ_disS°.

Exprimer Δ_r H°₁ en fonction de Δ_disH°(A-A) et Δ_disH°(B-B), puis en déduire l'énergie de liaison de AB en fonction de Δ_r H°₂, Δ_disH°(A-A) et Δ_disH°(B-B).

À l'aide des données fournies en fin d'énoncé, calculer l'enthalpie standard de cette réaction Δ_rH° à 293 K. Cette réaction est-elle endothermique ou exothermique ?

Donner l'expression de l'enthalpie standard de la réaction (1) en fonction des enthalpies standard de formation, puis calculer cette enthalpie de réaction à 298 K.

Écrire l'équation de combustion complète du méthanol liquide dans l'air (équation (2)).

Combien de paramètres faut-il fixer pour déterminer totalement la composition du système à l'équilibre ? Justifier.

Exprimer la constante d'équilibre de cette réaction de carbonatation à 298 K en fonction des valeurs thermodynamiques obtenues précédemment. On obtient K° = 2· 10³⁸.

On enferme maintenant une mole de BaCO_3(s) dans un récipient initialement vide de volume variable V. La température demeure constante et égale à 298 K. Quel est l'effet d'une augmentation de volume…

Par analogie avec la formation d'acétals, proposer un mécanisme réactionnel pour la transformation 7 8. Justifier le rôle du tamis moléculaire.

Calculer la valeur de la constante thermodynamique K°(T) de cet équilibre chimique dans le cas particulier où T = 298 K.

Écrire les réactions du dioxygène de l'air sur le plomb solide conduisant aux oxydes PbO_(s), Pb₃O_4(s) et PbO_2(s) à température ambiante. On prendra un coefficient stœchiométrique de 1 pour le…

Calculer la constante d'équilibre à 298 K de la réaction conduisant à PbO_(s) à partir des données thermodynamiques fournies en fin d'énoncé.

À l'aide de la figure 4, calculer l'entropie standard de réaction Δ_r S° et l'enthalpie standard de réaction Δ_r H°, en considérant qu'elles sont indépendantes de la température dans le domaine de…

Le fer solide est susceptible de réagir avec l'eau ou le dioxygène dissous dans l'eau. Écrire les équations bilan de ces deux réactions en milieu acide, en choisissant un coefficient…

Dans cette question, on considère un domaine de température tel que la réaction (1) est un équilibre chimique. Quelle est alors l'influence sur cet équilibre : a) de l'ajout de vapeur d'eau à…

Calculer l'enthalpie standard de réaction Δ_r H° et l'entropie standard de réaction Δ_r S° à 298 K associées à la réaction d'équation : 2 SO_2(g) + O_2(g) 2 SO_3(g) (9) Rappeler en quoi consiste…

À partir des résultats obtenus, déterminer la valeur de l'enthalpie standard Δ_r H₁° de la réaction d'oxydation du magnésium.

En utilisant les données thermodynamiques, exprimer et calculer l'enthalpie standard Δ_r H° et l'entropie standard Δ_r S° de la réaction (1). La réaction est-elle endo ou exothermique ? On…

Calculer la constante de cet équilibre à 25 °C à l’aide des données fournies en fin d’énoncé.

Calculer la constante d'équilibre de la réaction de titrage (IV.2). Conclure.

Déterminer en justifiant le signe de l'enthalpie standard de réaction Δ_r H°.

a) En déduire que l'expression de l'enthalpie libre standard de réaction Δ G_r1⁰(T) peut s'écrire : Δ G_r1⁰(T) = 419 · 10³ (1 - T/T_i) b) Quelle est la valeur de T_i ? c) Commenter le choix…

Cette énergie thermique est apportée par la réaction (2), de combustion du méthane, supposée totale : CH_4,gaz + 2O_2,gaz = CO_2,gaz + 2H₂O_gaz dont l'enthalpie standard de réaction vaut Δ H_r2⁰ =…

Calculer l'enthalpie standard de cette réaction.

On réalise cette réaction à une température T₂ supérieure à T₁. Déterminer l'expression de la nouvelle constante d'équilibre notée K₂ en fonction de K₁, des températures T₁ et T₂, de l'enthalpie…

En déduire que lorsque l'équilibre de physisorption est atteint, on a : θ = θ_eq = (K P(H₂))/(1 + K P(H₂)) Exprimer K (coefficient d'adsorption) en fonction de kₐ et k_d.

Quelle est l'influence d'une augmentation de température isobare sur l'équilibre (1) ? Une justification rigoureuse est attendue.

En introduisant les réactifs en proportions stœchiométriques dans un réacteur calorifugé sous 1 bar, déterminer la température finale. Conclure.

Prédire les effets de l'augmentation de la pression ou de la température sur la position de l'équilibre de la réaction (1). Proposer alors une explication à l'augmentation du risque d'explosivité…

Effectuer un bilan d'étaillé d'enthalpie et exprimer, en fonction de q_gn et des données, la température des gaz en sortie de la chambre de combustion pour un débit massique d'air Dₘ₀. Commenter la…

Établir l'expression de la constante thermodynamique d'équilibre de cette réaction à 293 K en fonction des potentiels standards E°(O_2(g)/H₂O_(l)) et E°(H₂O_(l)/H_2(g)). Déterminer la valeur de…

La réaction (1) étant un équilibre, analyser qualitativement l'influence de la pression P et de la température T sur cet équilibre.

Le protoxyde d'azote est préparé par décomposition du nitrate d'ammonium fondu à 520 K selon la réaction bilan suivante : NH₄NO_3 (l) = 2 H₂O_(g) + N₂O_(g) (1) On suppose les grandeurs Δ_f H° et S°…

On modélise le kérosène par le décane C₁₀H₂₂. En s'appuyant sur une modélisation qui sera justifiée, exprimer puis évaluer l'élévation maximale de température lors de la combustion d'une mole de…

Déduire de la figure 18 donnant l'évolution de la tension à vide E de la pile en fonction de la température, l'entropie standard de réaction Δ_rS°.

Écrire les quatre équations de réactions d'obtention des composés A, B, C et D à partir de leurs oxydes.

Écrire les quatre équations de réactions d'obtention des composés A, B, C et D à partir de leurs oxydes.

Calculer l'enthalpie standard Δ_rH₁° de la réaction (1). Conclure quant au caractère endothermique ou exothermique de cette réaction.

Calculer l'entropie standard Δ_rS₁° de la réaction (1). Son signe était-il prévisible ?

Exprimer le potentiel chimique de l'eau liquide dans ce mélange en fonction de son potentiel chimique standard et éventuellement d'autres grandeurs pertinentes.

Exprimer le potentiel chimique de l'eau vapeur dans ce mélange en fonction de son potentiel chimique standard et éventuellement d'autres grandeurs pertinentes.

En déduire la valeur du transfert thermique échangé par le milieu réactionnel dans l'hypothèse de la combustion isotherme et isobare totale d'une mole de C₈H₁₈.

On suppose que le dihydrogène formé est à la pression P = 1,013 bar et à la température T = 298 K. En considérant l'hydroxyde de sodium en excès, calculer la masse d'aluminium m nécessaire à la…

Montrer que la constante de vitesse de la racémisation k₁ et de la réaction inverse k₋₁ sont égales. On nommera k la constante de vitesse.

Calculer l'enthalpie standard Δ_rH°₁ de la réaction (R1). Indiquer si cette réaction est exothermique, endothermique ou athermique.

Donner l'expression de l'activité d'un solide seul dans sa phase.

Écrire les équations de combustion qui se produisent.

Sans refaire de calculs d'étaillés, indiquer si la température de la flamme augmente ou diminue lorsqu'on utilise un excès de comburant ou de combustible dans le mélange.

Exprimer les activités des espèces présentes dans le réacteur. Conclure sur l'évolution du système siège de la réaction (1).

On souhaite éviter la production et le rejet de NOₓ dans l'atmosphère. Justifier qualitativement que l'on peut diminuer la température de sortie en modifiant le débit d'air en entrée. Expliquer…

Déterminer les enthalpies standard de formation du lithium et du soufre à l’état solide.

Déterminer les coefficients stœchiométriques α, β et γ de l'équation d'oxydation du glucose ci-dessous : C₆H₁₂O_6(aq) + α O_2(g) = β CO_2(g) + γ H₂O_(l)

Déterminer l'expression, puis calculer l'enthalpie standard de cette réaction, supposée indépendante de la température. La réaction est-elle endothermique ou exothermique ? Commenter.

Comparer l'énergie produite par l'utilisation d'une mole de glucose suivant le métabolisme aérobie d'une part et le métabolisme anaérobie d'autre part. Commenter.

Écrire la réaction de réduction du tétrachlorure de titane par le magnésium liquide sachant qu'il se forme du chlorure de magnésium liquide.

Ecrire le tableau d'avancement associé à la réaction et exprimer α en fonction de l'avancement ξ et n₀.

Prévoir l'évolution de α lorsque la pression totale dans le réacteur est augmentée, la température restant constante.

Montrer que ψ a la dimension d'une pression.

Calculer la quantité de matière initiale en pinène n_p et la quantité de matière en diiode en excès n_I_2ex une fois tout le pinène consommé.

Quel volume de CO₂ un sachet de levure peut-il libérer sous une pression égale à 1 bar et une température égale à 170 °C si on suppose totale la réaction (1) et si on assimile le gaz à un gaz…

La réponse à la question précédente est-elle en accord avec les valeurs expérimentales du tableau 1 ? Justifier la réponse apportée.

Déterminer l'expression du quotient de réaction Q_r associé à l'équilibre précédent en fonction notamment de la pression partielle p_CO_2 en dioxyde de carbone gazeux et de la concentration…

Donner l'expression du potentiel chimique du dioxyde de carbone gazeux supposé parfait, µ_CO_2,g à la température T et pour une pression partielle p_CO_2 en CO₂.

Donner l'expression du potentiel chimique du dioxyde de carbone dissous, soluté supposé infiniment dilué, µ_CO_2,aq, à la température T, en fonction de la concentration en quantité de matière en CO₂…

Calculer la valeur de la concentration en quantité de matière en dioxyde de carbone dissous, à 298 K, en équilibre avec une phase gazeuse dont la pression partielle en CO₂ est égale à 4,0 bar.

En déduire la masse de CO₂ contenue dans 1,0 L d'eau.

Citer la relation à l'équilibre chimique entre les concentrations de Iₐ, de I_b, la constante thermodynamique K°.

Dans les données en début d'énoncé, on peut lire « Δ_f H°(P₄(s)) = 0 ». En déduire une information sur l'espèce P₄(s).

Déterminer la valeur de l'enthalpie standard de la réaction (R1).

En justifiant, déterminer le signe de l'entropie standard de la réaction (R1).

En justifiant la réponse, indiquer si au cours de la transformation l'opérateur doit chauffer ou refroidir le réacteur afin de maintenir la température constante.

Dresser un tableau d'avancement pour la réaction (R1) en indiquant une ligne pour l'état initial et une ligne à un état d'avancement ξ quelconque.

Justifier que l'enthalpie standard de formation de O_2 (g) est nulle.

Écrire la réaction de combustion d'une mole de glucose C₆H₁₂O₆(s) avec le dioxygène O₂(g) qui libère du dioxyde de carbone CO₂(g) et de l'eau H₂O(l). Puis, déterminer la bonne valeur numérique de…

Écrire l'équilibre dans le cas de la myoglobine et exprimer β_Mb en fonction notamment des concentrations en Mb, MbO₂ et de la pression partielle en dioxygène.

Ajuster les nombres stœchiométriques α, β et γ.

La valeur proposée pour la constante est-elle en accord avec vos résultats précédents ?

Donner l'expression du quotient réactionnel en fonction des pressions partielles.

Établir le tableau d'avancement de la réaction.

Écrire l'équation de la réaction modélisant la transformation chimique entre H_2(g) et O_2(g) pour produire de l'eau liquide.

Commenter le signe du résultat.

Donner 3 conseils de prudence relatifs au maniement du méthanol.

Donner au moins un conseil supplémentaire quant à l'utilisation de la pile à combustible au méthanol dans un espace confiné tel qu'un bateau.

Exprimer la constante d'équilibre K₁ de la réaction (1) à la température T en fonction de Δ_r H₁° et Δ_r S₁° à la même température.

Quel est l'effet d'une augmentation modérée de la température à pression constante sur le rendement de la synthèse ?

En déduire la valeur de sa constante d'équilibre K° à 298 K. Qu'en conclure ?

Écrire, en la justifiant brièvement, une relation entre µ_eau*,liq(T_fus) et µ_eau*,sol(T_fus).

Donner la relation entre la tension à vide d'une pile et l'enthalpie libre de réaction.

Ecrire l'équation de la réaction de formation du carbonate de baryum à partir de BaO_(s).

Calculer l'enthalpie standard de réaction de la réaction étudiée. Conclure.

Écrire l'équation de la réaction qui modélise l'oxydation en phase gazeuse du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone en se ramenant à une mole de dioxygène.

Que valent les enthalpies standard de formation du dioxygène gazeux O₂(g) et du diazote gazeux N₂(g) ? Justifier.

Prévoir, justification à l'appui, dans quel sens l'équilibre est déplacé lors d'une élévation de température à pression et composition constantes.

Quelle masse de néodyme est contenue dans une tonne de monazite provenant de la mine australienne de Mount Weld ?

Soit Δ_rH° l'enthalpie de réaction standard de la réaction (ε). Donner la relation entre pci, M_carb et Δ_rH°. Application numérique : calculer pci sachant que Δ_rH° = -5 000 kJ⁻¹.

Écrire la réaction supposée totale de décomposition de N₂O en diazote et en dioxygène.

Calculer le pourcentage molaire de dioxygène dans le gaz de décomposition de N₂O. Comparer au pourcentage molaire de dioxygène dans l'air. Commenter.

Écrire l'équation bilan (1) de la synthèse directe d'une mole de glucose solide à partir du dioxyde de carbone gazeux et de l'eau liquide.

On note M_g la masse molaire du glucose. Quel volume V(O₂) de dioxygène, assimilable à un gaz parfait, peut-on recueillir dans un récipient maintenu à la pression P et à la température T par la…

Toutes choses égales par ailleurs, l'augmentation de la température favorise-t-elle la production de trioxyde de soufre SO_3(g) ?

Donner l'expression de la constante d'équilibre K°(T) en fonction des fractions molaires, de la pression totale notée P et de la pression standard P° associée à l'écriture de l'équation 9.

Toutes choses égales par ailleurs, l'augmentation de la pression totale favorise-t-elle la production de trioxyde de soufre SO_3(g) ?

Proposer le nom d'une méthode expérimentale permettant de déterminer la valeur d'une enthalpie de réaction.

Comment peut-on calculer l'enthalpie libre standard Δ_r G° de la réaction (1) à 298K. Δ_r G° = -321,5 kJ⁻¹.

Donner l'expression de la valeur de la constante d'équilibre de la réaction (1) en fonction de l'enthalpie libre standard de la réaction.

Exprimer la pression partielle en radical O en fonction de la pression partielle en dioxygène et de la constante K_R°.

Exprimer la constante d'équilibre en fonction des activités des différentes espèces. Que valent ces activités ?

Écrire le bilan réactionnel (réaction (1)) entre la silice et le carbonate qui engendre une mole du constituant solide principal du ciment, c'est-à-dire une mole de silicate de calcium Ca₃SiO₅.

a) Calculer, à partir des données, l'entropie standard de réaction Δ S_r1⁰ pour une mole de silicate formé. b) Commenter son signe.

Calculer l'énergie thermique nécessaire Q_p pour produire une tonne de ciment assimilé à du silicate de calcium pur (à 1 700 K, 1 bar).

Quel est le milieu naturel le plus susceptible de subir les effets de l'éthylène glycol ?

Cette réaction est-elle endothermique ou exothermique ?

Exprimer en fonction des données puis calculer l'enthalpie standard de la réaction (1).

Exprimer en fonction des données puis calculer l'entropie standard de la réaction (1).

Que valent les enthalpies standard de formation de N_2(g) et H_2(g) ? Justifier.

Calculer l'entropie standard de la réaction (1). Justifier son signe.

• Écrire l'équation de combustion. Le coefficient stœchiométrique du dodécane sera unitaire. • En déduire la valeur AFR (Air Fuel Ratio) définie par AFR = (Masse d'air)/(Masse de carburant) pour…

En déduire la valeur du débit massique de carburant D_mf dans le cadre d'un vol à 6 500 m d'altitude à Mach 0,5.

En reprenant l'équation de combustion de la question 14, en déduire le débit massique (en kg/s) de CO₂ émis par l'avion présenté (ATR 72, 2 turbopropulseurs, vol à 6 500 m avec 20

Déterminer l'expression de α en fonction de p_sat(T_∞), p_sat(T_fus), T_∞ et T_fus la température de fusion de l'eau à la pression atmosphérique. Faire l'application numérique.

En déduire l'expression et la valeur à 298 K de la constante d'équilibre K°. S'il n'y a pas de blocage cinétique de cette réaction, quelles pourraient en être les conséquences ?

Calculer l'entropie standard de la réaction à 1 700 K et commenter son signe.

Calculer la constante d'équilibre à 1 700 K et en déduire que la réaction est totale d'un point de vue thermodynamique.

Déterminer la masse de CO_2(g) libérée par la production d'une tonne de ciment.

Calculer l'enthalpie standard de la réaction. Commenter.

En déduire la masse totale de CO_2(g) produite par la fabrication d'une tonne de ciment.

Commenter ce résultat sachant que l'on estime que l'empreinte carbone du béton est de l'ordre de 200 kg de CO₂ par mètre cube de béton (soit 2 310 kg de béton sans armature) (source : SFIC –…

Déterminer d'autre part la masse de chlorure de sodium que l'on devrait dissoudre pour assurer une heure de traitement au cours de l'étape 1 (en l'absence de régénération de ces ions dans les étapes…

Écrire l'équation-bilan de formation du nitrure de silicium à partir de silicium et de diazote, en prenant un coefficient stœchiométrique égal à 1 pour Si₃N₄. Montrer que cette réaction est…

La réaction de dissolution est-elle, d'un point de vue thermodynamique, favorisée à haute ou à basse température ? Justifier.

Calculer l'énergie thermique reçue par la pastille de sel pour une dissolution complète supposée monotherme.

a) Décrire ce qui se passe lorsqu'on chauffe ce mélange supposé formé des deux carbonates CaCO_3,(s) et MgCO_3,(s) sous la pression P° = 1 bar. Les deux équilibres peuvent-ils être simultanés ?…

Compléter le script ci-dessous à la ligne 5, qui définit la matrice gob par ses éléments β_ij exprimés en fonction des masses molaires M_1≤ i≤ 8.

Pour obtenir du mortier, on mélange le ciment et l'eau. On suppose qu'une mole de chacun des 4 composés du ciment A, B, C et D réagit, respectivement, avec 3, 2, 6 et 10 moles d'eau. Donner…

On considère une argile formée de l'oxyde ferrique et d'un minéral K de formule Al₂O₃ · xSiO₂ · yH₂O où x et y sont des entiers non nuls. Lorsqu'on chauffe K, on constate une perte de masse de 14,0…

Compléter le script ci-dessous à la ligne 5, qui définit la matrice gob par ses éléments β_ij exprimés en fonction des masses molaires M_1≤ i≤ 8.

À la température T = 298 K et sous une pression P = Pₐtm = 10⁵ Pa, la réaction (1) est-elle négligeable, quantitative ou partielle ? Quelle opération d'électrométallurgie doit-on effectuer pour…

Établir l'expression de la pression partielle en eau p_eau sous forme vapeur dans ce mélange en fonction des potentiels chimiques standards de l'eau liquide et de l'eau vapeur.

Déduire du document 2 un ordre de grandeur de la masse de CO₂ produite pour 100 km parcourus avec cette voiture. Commenter.

Discuter la pertinence de développer des SUV électriques comme le Cybertruck pour répondre aux enjeux du changement climatique.

On indique que la loi de Hess s'applique à l'enthalpie libre de la même manière qu'à l'enthalpie. Calculer numériquement l'enthalpie libre standard de réaction Δ_rG°, puis exprimer littéralement la…

Montrer que, dans le domaine de températures considéré, la réduction de l’oxyde Fe₂O₃(s) en Fe₃O₄(s) par le monoxyde de carbone est thermodynamiquement favorisée.

Vérifier que ln (Kₐ°(T)) = 1 155/T - 1,03.

Quels seraient les effets d’une augmentation de pression et d’une augmentation de température sur le système initialement en équilibre, les autres paramètres étant maintenus constants ? On…

Déterminer l’expression du rapport r_eq des pressions partielles de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone à l’équilibre r_eq = (P_CO_2(g)eq)/(P_CO(g)eq) en fonction de la température T. Que…

Calculer l'entropie standard Δ_rS°₁ de la réaction (R1) et commenter cette valeur, en regard de la nature des phases en présence.

Exprimer le quotient réactionnel initial de ce mélange et indiquer le sens d'évolution de ce mélange.

Expliquer pourquoi le quotient réactionnel ne varie pas au cours de la réaction.

Déterminer, en justifiant, la valeur que doit prendre la valeur de la constante thermodynamique d'équilibre pour observer une coexistence des deux espèces.

La solution A contient environ 30 g⁻¹ de sel NaCl, comme c'est le cas dans l'eau de mer. On note x_Na et x_Cl les fractions molaires de chaque espèce en solution. Montrer que x_Na = x_Cl. Estimer un…

On note x_M la fraction molaire de sel dans le mélange des solutions A et B, et V_M le volume de ce mélange. Exprimer l'enthalpie libre du mélange G_M en fonction des mêmes grandeurs que dans la…

Simplifier l'expression de Δ G dans l'hypothèse x ≪ 1 et obtenir un résultat linéaire en x.

À l'aide des données fournies en annexe expliquer le rôle de l'oxyde de potassium.

Calculer la constante thermodynamique d'équilibre de la réaction (11).

Déterminer si c'est le cas de l'eau de mer dont la composition est décrite dans le tableau 1.

Déterminer le débit massique d'air Dₘ₀ permettant de réaliser la combustion dans les proportions stœchiométriques, puis la puissance thermique P_th0 libérée par la réaction dans ces conditions.

Exprimer le débit molaire de chaque espèce en sortie en fonction de D_m,air, Dₘ₀ et des masses molaires dans le cas D_m,air > Dₘ₀. On présentera les résultats dans un tableau. Les débits molaires…

Reprendre la question Q6 pour établir, dans le cas où D_m,air > Dₘ₀, la nouvelle relation donnant le débit massique d'air D_m,air en fonction de la température de sortie des gaz T_s en tenant compte…

Préciser l'unité des coefficients A, B, C, D et E. Proposer un code Python permettant d'implémenter la fonction int_Cpm(gaz, T1, T2) qui prend pour arguments la liste gaz des coefficients de la…

Décrire précisément le graphe obtenu en mettant en évidence des valeurs particulières pertinentes dont on commentera le sens physique. Déterminer la valeur réelle du débit massique d'air permettant…

Déterminer la valeur de l’énergie thermique libérée par la combustion complète d’un mètre cube de méthane pur assimilé à un gaz parfait, à la température initiale T = 0 °C sous une pression fixée de…

Déterminer les valeurs de l’enthalpie standard de réaction et l’entropie standard de réaction pour la réaction de Sabatier à 298 K.

On suppose les enthalpies et entropies standard de réaction indépendantes de la température. Déterminer la valeur de la constante d’équilibre de cette réaction à T = 400 °C. Commenter.

En notant p la pression du milieu, établir l’expression du quotient réactionnel Q_r en fonction des quantités de matière en chaque gaz, de la pression p et de la pression standard p°.

En déduire l’effet d’une augmentation de la pression du milieu sur le rendement de cette réaction. Commenter le résultat obtenu.

Exprimer x₀ en fonction de la concentration initiale en acide chlorhydrique [HCl]₀, de la masse molaire M_NMC111 et du rapport s/l. Calculer x₀ pour chaque expérience.

En déduire la force électromotrice standard e° de la pile au lithium-chlorure de thionyle à 25 °C.

Calculer le débit massique Dₘ de butane nécessaire en g⁻¹, puis en g⁻¹.

En déduire la masse de CO₂ produite par minute de fonctionnement de cette chaudière.

Relier l’enthalpie libre standard de réaction de la réaction de titrage (6) avec les potentiels standards des couples.

En déduire un ordre de grandeur de la constante d’équilibre de la réaction de titrage (6). Conclure.

À l'aide des données thermodynamiques fournies en annexe, calculer les valeurs de Δ_r H⁰ et de Δ_r S⁰ associées à la réaction (1). Pour quelle raison les valeurs des enthalpies standard de formation…

La constante d'équilibre vaut environ 5· 10² à 500 °C. Expliciter la démarche réalisée pour obtenir ce résultat à partir des valeurs calculées lors des questions précédentes.

Discuter du choix de la température utilisée dans le processus industriel en considérant les aspects thermodynamique et cinétique de la réaction.

Déterminer la pression totale du réacteur P_T pour que la valeur de α_eq soit égale à 0,9 lorsque l'équilibre est atteint à 500 °C.

Montrer que le rendement théorique maximal dans les conditions standard peut s'écrire ηₘₐₓ = 1 - T (Δ_r S°)/(Δ_r H°)

Calculer la constante d'équilibre K de la réaction de formation de C⁻_(aq), avec un coefficient stœchiométrique unité, à partir de l'acide borique et du D-mannitol aqueux à 25 °C. Commenter le…

Indiquer si la réaction 2 est endo- ou exothermique. En déduire s'il faut chauffer ou refroidir le milieu réactionnel pour maintenir une température de 130^.

Exprimer m_Li(t), m_Li(t+dt) et m_Si(t+dt) en fonction de w_Li(t), w_Li(t+dt), w_Si(t+dt), m_L(t), m_L(t+dt) et dm_S.

Montrer que, pour deux éléments i et j dont les coefficients de partage vérifient D_i ≪ 1 et D_j ≪ 1, le rapport w_Li/w_Lj est constant.

On utilise un sachet de 15 g de levure. Calculer les masses m_d de Na₂H₂P₂O₇ et m_b de NaHCO₃ contenues dans le sachet pour assurer la stœchiométrie de la réaction (1).

On utilise un sachet de 15 g de levure. Calculer les masses m_d de Na₂H₂P₂O₇ et m_b de NaHCO₃ contenues dans le sachet pour assurer la stœchiométrie de la réaction (1).

Exprimer l'enthalpie massique de dissolution de NaCl dans l'eau, notée Δ_diss h, en fonction de cₑ, C, m₃, m₄ et de Δ T.

Quel est l'effet d'une augmentation de température, à pression constante, sur la solubilité du chlorure de sodium dans l'eau pure ? Justifier.

Déterminer l'enthalpie standard de réaction de l'équilibre (1). Préciser si la transformation est exothermique ou endothermique.

Indiquer l'influence d'une augmentation de température sur l'équilibre (1). Justifier la réponse apportée.

Préciser l'influence d'une augmentation isotherme de la pression en dioxyde de carbone gazeux sur le quotient de réaction. Dans quel sens le milieu réactionnel évoluera-t-il pour retourner vers…

Calculer la valeur de K°(T) à la température de l'expérience (T = 20^). On donne R = 8,31 J⁻¹⁻¹.

Exprimer K°(T) en fonction de k₁ et de k₂. Calculer numériquement k₁ et k₂ à la température de l'expérience.

En appliquant le protocole proposé, on mesure en fin d'expérience un volume de gaz dégagé V_f = 153 mL. En d'étaillant votre raisonnement, déterminer la masse d'étain m_Sn dans l'échantillon de…

En 2021, le chauffage de la résidence a nécessité 1900 MW. Estimer la masse m_CO_2 de dioxyde de carbone rejetée dans l'atmosphère.

En utilisant la figure 4, estimer la quantité de matière d'acide pyruvique mise en jeu lors de l'explosion.

Au regard de l'équation différentielle ci-dessus, justifier le terme d'emballement thermique lorsque l'avancement de la réaction est faible (α_diss ≪ 1).

À partir des données thermodynamiques, justifier qu'un refroidissement favorise la précipitation de KClO₃.

À l'aide des données, calculer l'enthalpie standard de réaction à la température T₀ = 298 K. La réaction est-elle endothermique ou exothermique ? Justifier la réponse.

Vérifier alors que la réaction est thermodynamiquement favorisée en se plaçant à 1300 K.

Calculer la constante d'équilibre K⁰ de l'équation bilan ainsi que l'enthalpie libre standard de réaction Δ_r G° à la température T = 298 K.

Déterminer l'enthalpie standard Δ_r H° de la réaction à T = 298 K. Est-il préférable de pratiquer cette électrolyse à haute température ou à basse température ? Justifier.

Un cycliste développe lors d'une sortie d'une durée d'environ Δ t = 4 heures une puissance moyenne P_méca = 180 W. En considérant que son rendement musculaire η vaut 25 %, exprimer en fonction de…

En déduire la variation de la tension E_NiCd avec la température.

Les calculs précédents confirment-ils ou non ces propriétés ?

En déduire l'expression de Y en fonction de β_Mb, P_O_2 et P°.

Par lecture graphique, déterminer P₅₀ dans le cas de la myoglobine. En déduire une expression de β_Mb en fonction de P₅₀, puis une valeur numérique de cette constante. Commenter.

Quelle est la valeur du coefficient de Hill n dans le cas de l'hémoglobine Hb ? En déduire l'équilibre de complexation de O₂ par l'hémoglobine et exprimer sa constante d'équilibre β_Hb.

Par lecture graphique, déterminer P₅₀ dans le cas de l'hémoglobine. En déduire une expression de β_Hb en fonction de P₅₀, puis une valeur numérique de cette constante. Commenter.

À l'aide des données fournies, calculer l'enthalpie de réaction Δ_r H° ainsi que l'entropie standard de réaction Δ_r S° associées à l'équation 2. Commenter ces deux valeurs.

Estimer la constante d'équilibre standard K°(T) à la température T puis sa valeur pour T = 6,5 · 10² K.

On se place à P = P° = 1,0 bar et T = 6,5 · 10² K. Calculer les fractions molaires des constituants physico-chimiques en phase gazeuse à l'équilibre.

Calculer l'enthalpie standard, l'entropie standard de cette réaction à 1300 K.

Proposer une optimisation des conditions de formation du chrome solide.

Déterminer sa constante d'équilibre. Commenter la valeur obtenue.

Calculer l'enthalpie et l'entropie standard de dissolution du nonivamide dans le méthanol.

Expliquer pourquoi le chauffage du mélange de diastéréoisomère en milieu acide conduit à la formation du stéréoisomère (E).

En s'inspirant de ce qui précède, déterminer l'expression de l'énergie de liaison de la molécule de O₂ à 298 K. Effectuer l'application numérique.

Comment évolue la constante thermodynamique d'équilibre avec la température ? Justifier.

a) Le diazote présent en solution dans le sang obéit à l'équilibre de solubilité N_2,dissous = N_2,gaz caractérisé par la constante d'équilibre K⁰(T). À 37 ^, cette constante vaut 1 640. Expliquer…

Intéressons-nous aux propriétés chimiques du méthane. a) Indiquer les configurations électroniques des atomes H, C et O. Proposer des formules de Lewis pour les molécules d'eau, de dioxyde de…

On donne les valeurs à 298 K des potentiels chimiques standards µ⁰ ainsi que les masses volumiques des variétés allotropiques du carbone que sont le graphite et le diamant dans le tableau. La masse…

Le procédé Mond est un procédé de purification à 99,9 % du métal qui utilise la facilité unique du nickel à former du tétracarbonyle Ni(CO)₄. Le nickel, obtenu par réduction du minerai, est un…

On considère la réaction chimique de constante d'équilibre K₁ : Cr₂O₇²⁻ + H₂O = 2CrO₄²⁻ + 2H⁺ On rappelle que sur la frontière qui sépare deux espèces dissoutes, il y a autant d'élément chrome dans…

Lors de la déchromatation, les ions Cr₂O₇²⁻ sont réduits en milieu acide en ions Cr³⁺ par les ions HSO₃⁻ qui s'oxydent en ions SO₄²⁻. Écrire la réaction chimique qui correspond à la réduction d'une…

Justifier, à l'aide des données thermodynamiques fournies en fin d'énoncé, que pour une même production d'énergie, la combustion du méthane libère moins de CO₂ que celle du fuel.

Quel volume d'eau liquide obtiendrait-on après combustion complète de 5,0 L de méthanol ?

Quelle quantité d'énergie peut-on obtenir lors de la combustion complète de 5,0 L de méthanol, l'eau formée étant sous forme liquide ?

Que vaut la variance de l'équilibre (1) ?

Exprimer K₁ en fonction de r, P et p°. Commenter la réponse à la question Q36.

Quel est l'effet d'une augmentation de la pression totale à température constante sur le rendement de la synthèse ? Commenter le choix de la valeur 300 bars pour la pression totale de la synthèse…

En quoi aurait-il été préférable de se placer à 25^ ? Quelle peut être la raison du choix de 450^ ? Quel est le rôle d'un catalyseur ?

Exprimer la fraction molaire x_eau de l'eau dans la phase liquide, en fonction de m_eau, m_sucre, M_eau et M_sucre. Écrire ensuite une relation entre µ_eau*,liq(T'_fus), µ_eau*,sol(T'_fus), R…

On note x_sucre = 1 - x_eau la fraction molaire des sucres dans la phase liquide. En supposant la température T'_fus peu éloignée de T_fus, ainsi que x_sucre ≪ 1, démontrer que : T_fus - T'_fus = K…

En déduire la valeur numérique de x_sucre, puis celle de M_sucre.

Prévoir le signe de l'entropie standard de réaction, puis calculer sa valeur.

Calculer la valeur de la pression partielle du CO₂ à l'équilibre, P_CO_2eq, à 298 K.

Sachant que la pression partielle du CO₂ dans l'air vaut 3,0· 10⁻⁴ bar, est-il possible de conserver de l'oxyde de baryum à l'air libre à 298 K?

Pour insister sur le caractère saturé de l'atmosphère, nous notons q_s la quantité q_v à saturation. Exprimer dq_s/dz en fonction de dT/dz, dp/dz et de dérivées partielles que l'on précisera.

Justifier l'intérêt d'avoir ajouté dans la bombe un peu d'eau liquide.

En modélisant l'huile de palme par de l'acide palmitique (C₁₆H₃₂O₂) pur, démontrer qu'on peut ici confondre enthalpie et énergie interne de combustion. Évaluer l'erreur relative correspondante…

Exprimez la différentielle de l'enthalpie libre du système en fonction de σ, A, µ_l, µ_v, n_l et/ou leurs différentielles.

On suppose que la phase liquide consiste à tout instant en une gouttelette d'eau sphérique de rayon r et de masse volumique constante ρ₀ = 1000 kg⁻³. Exprimez la différentielle de l'enthalpie libre…

Expliquez alors pourquoi la présence de particules en suspension dans l'atmosphère favorise l'apparition de nuages.

Indiquer quelles sont les conditions de température et de pression qui favorisent l'oxydation du monoxyde de carbone. Dans ces conditions, discuter de l'intérêt d'utiliser un catalyseur.

Indiquer comment il convient de choisir la proportion initiale de dioxygène σ pour favoriser l'oxydation du monoxyde de carbone.

Une analyse élémentaire a fourni les pourcentages massiques respectifs en élément carbone, hydrogène et oxygène de 50 %, 6 % et 44 %. Montrer que, si le bois pouvait être considéré comme un corps…

Écrire l'équation-bilan de la réaction de combustion du bois avec l'oxygène de l'air. La combustion est supposée complète et conduire à la formation de CO₂ et H₂O.

Pour le chêne, on mesure un PCI de 19 MJ⁻¹. Quelle serait la valeur numérique de l'enthalpie de réaction de cette combustion ?

Retrouver la valeur de la constante d'équilibre calculée à la question 27.

Quel(s) composé(s) du plomb peu(ven)t être présent(s) dans un nuage de fumée à température 500 ^ ?

Quel est l'effet d'une augmentation de température à pression constante sur l'équilibre de la réaction de combustion du méthane ? Justifier.

On assimile le carburant à de l'octane C₈H₁₈, de masse molaire M_carb. La réaction de combustion complète de l'octane avec le dioxygène de l'air (appelé comburant) est donnée ci-dessous : C₈H_18 (g)…

Le carburant utilisé est inchangé (il s'agit toujours d'octane). Calculer son pouvoir comburivore en N₂O, noté (pco)_N_2O défini comme le rapport des masses de N₂O et de carburant nécessaires à…

Dans les conditions atmosphériques ordinaires, la synthèse directe du glucose est-elle spontanée ou provoquée ? Justifier la nécessité de la préservation des forêts équatoriales.

Dans la cuve d'un chauffe-eau, comment évolue le dépôt de calcaire lorsque la température augmente ? Justifier.

En combinant les réactions (1) et (2) proposer une équation bilan (3) pour la réaction des ions bicarbonate CO₃²⁻ avec le sulfure de zinc ZnS_(s). Calculer la constante d'équilibre de cette réaction…

Calculer la pression partielle en ozone dans l’atmosphère terrestre au niveau du sol.

Calculer l'enthalpie standard de réaction associée à la réaction (III.1). Commenter.

Comment varie la concentration de l'acide benzoïque en phase aqueuse lors de l'ajout de la solution d'hydroxyde de sodium ? En déduire le sens de déplacement de l'équilibre (V.1).

Estimer l'énergie de la liaison hydrogène sachant que l'enthalpie standard de sublimation de la glace vaut Δ H_s⁰ = L' = 47,8 kJ⁻¹. Comparer à l'énergie de la liaison O–H qui vaut 460 kJ⁻¹.

Sur la figure 6, on a représenté, à partir de la loi obtenue en Q30, la température d'équilibre en fonction du titre massique X du chlorure de sodium de la solution pour des concentrations faibles…

On veut utiliser l'énergie thermique fournie par le retour à 1 700 K des constituants engendrés par la réaction (2). a) Quelle est la quantité n de dioxyde de carbone CO₂ produite par tonne de…

Calculer l'enthalpie libre standard de la réaction (1) et la constante d'équilibre à la température T = 1300 K.

Déterminer le nombre de degrés de liberté de l'équilibre chimique associé à la réaction (1) en justifiant la réponse. Quel serait l'effet d'une hausse de la température sur l'équilibre de la…

Calculer la constante d'équilibre à la température T = 1300 K pour la réaction (2) en appliquant le même raisonnement que précédemment. Conclure sur la pertinence du mode opératoire.

Déterminer numériquement la constante d'équilibre Kₑ(298 K) associée à la réaction de fonctionnement de l'électrolyseur à température ambiante. Justifier la nécessité d'imposer une tension Uₑ entre…