Déplacement d'équilibre — Transformations de la matière : aspects thermodynamiques et cinétiques 2 : Deuxième principe de la thermodynamique appliqué aux transformations physico-chimiques

Déplacement d’équilibre

Pour chaque réaction, dire si elle est favorisée par une haute ou une basse température, et par une haute ou une basse pression. On se place dans l’approximation d’Ellingham.

1/ La combustion incomplète du carbone $C (s)$ + 1/2 $O_{2} (g)$ $\to$ $C O (g)$ est une réaction exothermique.

Corrigé

La réaction est exothermique, elle est donc favorisée par une basse température.

La quantité de matière de gaz augmente au cours de la réaction, elle est donc favorisée par une basse pression.

2/ $N_{2} (g)$ + 3 $H_{2} (g)$ $=$ 2 $N H_{3} (g)$ ( $Δ_{𝑓} 𝐻^{\circ} (N H_{3} (g)) = - 46 kJ {mol}^{- 1}$ )

Corrigé

$Δ_{𝑟} 𝐻^{\circ} = 2 Δ_{𝑓} 𝐻^{\circ} (N H_{3} (g)) - Δ_{𝑓} 𝐻^{\circ} (N_{2} (g)) - 3 Δ_{𝑓} 𝐻^{\circ} (H_{2} (g)) = - 92 kJ {mol}^{- 1}$ car $N_{2} (g)$ et $H_{2} (g)$ sont des corps simples dans leur état standard.

La réaction est exothermique, elle est donc favorisée par une basse température.

La quantité de matière de gaz diminue au cours de la réaction, elle est donc favorisée par une haute pression.

3/ $H_{2} O (g) = H_{2} O (l)$

Corrigé

La réaction de condensation est exothermique, elle est donc favorisée par une basse température.

La quantité de matière de gaz diminue au cours de la réaction, elle est donc favorisée par une haute pression.

4/ $Ca C O_{3} (s) = Ca O (s) + C O_{2} (g)$ ( $Δ_{𝑟} 𝐺^{\circ} = 178 301 - 160 𝑇 J {mol}^{- 1}$ si $𝑇$ est en $K$ )

Corrigé

Dans l’approximation d’Ellingham, $Δ_{𝑟} 𝐺^{\circ} = Δ_{𝑟} 𝐻^{\circ} - 𝑇 Δ_{𝑟} 𝑆^{\circ}$ , soit en identifiant

Δ_{𝑟} 𝐻^{\circ} = 178 301 J {mol}^{- 1} > 0

La réaction est endothermique, elle est donc favorisée par une haute température.

La quantité de matière de gaz augmente au cours de la réaction, elle est donc favorisée par une basse pression.