Avancement

[lucile123]

Bonjour, pouvez vous m'aider pour cet exo svp:

Pour réaliser la réaction: NiCO3(s) = NiO(s) + CO2(g), on introduit à 298K dans un réacteur indéformable de volume V=5L, une masse (mi) de NiCO3. On élève ensuite la température du réacteur jusqu'à 400K. On prendra K(1,400K)=7,5

Données: deltarH°,S°,Cp° de toutes les espèces; M(NiCO3)=118,7g/mol ; M(Ni)=58,7g/mol ; R=8,314 J/K/mol

1) On souhaite convertir quantitativement NiCO3 en NiO (taux = 100% avec taux = 100*xeq/x(infini). Calculer alors la masse maximale ( m(max)) de NiCO3 que l'on peut introduire dans le réacteur. Pour simplifier les calculs, on ne prendra pas en compte les volumes de NiCO3 et de NiO.

Je ne sais pas comment faire....

J'ai fais un tableau d'avancement:

état avancement NiCO3(s) = NiO(s) + CO2(g)

initial x=0 ni(NiCO3) 0 0

intermédiaire x ni(NiCO3) - x x x

final xf ni(NiCO3) - xf xf xf

xeq = ni(NiCO3) = m(NiCO3) / M(NiCO3) => m(NiCO3) = ni(NiCO3) * M(NiCO3) comment trouver m(max)?? (il ne faut pas voir où la dérivée s'annule??)

Merci

[Barbidoux]

Bonjour, pouvez vous m'aider pour cet exo svp:

Pour réaliser la réaction: NiCO3(s) = NiO(s) + CO2(g), on introduit à 298K dans un réacteur indéformable de volume V=5L, une masse (mi) de NiCO3. On élève ensuite la température du réacteur jusqu'à 400K. On prendra K(1,400K)=7,5

Données: deltarH°,S°,Cp° de toutes les espèces; M(NiCO3)=118,7g/mol ; M(Ni)=58,7g/mol ; R=8,314 J/K/mol

1) On souhaite convertir quantitativement NiCO3 en NiO (taux = 100% avec taux = 100*xeq/x(infini). Calculer alors la masse maximale ( m(max)) de NiCO3 que l'on peut introduire dans le réacteur. Pour simplifier les calculs, on ne prendra pas en compte les volumes de NiCO3 et de NiO.

[lucile123]

A ok, oui K est bien la valeur de la contante d'équilibre à 400 °K

Merci

Vous pouvez m'aider pour la suite svp:

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

pression partielle de CO2 diminue et taux de conversion diminue car on ajoute une quantité moins importante de NiCO3.

b) mi>m(max)

pression partielle de CO2 augmente et taux de conversion augmente car on ajoute une quantité plus importante de NiCO3.

Dans ces 2 cas l'équilibre est-il réalisé?

3) En prenant mi = 1kg, calculer la pression partielle de CO2 en fin de réaction. En déduire l'avancement de réaction (x) et le taux de conversion (taux)

NB: Les questions 1) 2) et 3) sont indépendantes

4) Sans modifier la température, proposer une méthode très simple pour réaliser la conversion totale de NiCO3 avec les conditions initiales de la question 3) . Quel est alors la quantité de NiO présente dans le réacteur en fin d'expérience

[Barbidoux]

A ok, oui K est bien la valeur de la contante d'équilibre à 400 °K

Merci

Vous pouvez m'aider pour la suite svp:

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

b) mi>m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est incomplète, la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7 bars et le nombre de moles de NiCO3 restantes vaut n_i-n_max

Dans ces 2 cas l'équilibre est-il réalisé?

3) En prenant mi = 1kg, calculer la pression partielle de CO2 en fin de réaction.

la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7 bars

En déduire l'avancement de réaction (x) et le taux de conversion (taux)

l'avancement de la réaction est égal à n_max et le taux de conversion vaut n_i/nmax =mi/mmax=133,85/1000=0,134=13,4%

NB: Les questions 1) 2) et 3) sont indépendantes

4) Sans modifier la température, proposer une méthode très simple pour réaliser la conversion totale de NiCO3 avec les conditions initiales de la question 3) .

mettre le réacteur à la pression atmosphérique (en pratiquant une ouverture ou en opérant réacteur ouvert)

Quel est alors la quantité de NiO présente dans le réacteur en fin d'expérience

n(NIO)=ni(NICO3)=1000/118,7=8,42 moles

[lucile123]

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

b) mi>m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est incomplète, la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7 bars et le nombre de moles de NiCO3 restantes vaut n_i-n_max

Dans ces 2 cas l'équilibre est-il réalisé?

Merci, pourquoi la transformation de NiCO3 est totale ou incomplète?

[Barbidoux]

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

b) mi>m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est incomplète, la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7 bars et le nombre de moles de NiCO3 restantes vaut n_i-n_max

Dans ces 2 cas l'équilibre est-il réalisé?

Merci, pourquoi la transformation de NiCO3 est totale ou incomplète?

[lucile123]

Merci, parfois vous écrivez 7, la constante d'équilibre vaut toujours 7,5 non?

Est ce que vous pouvez m'aider svp pour la question 12) du dernier exo "Exercice 10 : Fabrication du Nickel de Sabatier" du lien suivant:

http://didel.script.univ-paris-diderot.fr/claroline/backends/download.php?url=L0NoaW1pZS9Eb2N1bWVudHNfcG91cl9sZXNfY291cnNfZGVfY2hpbWllXzIwMTAtMjAxMS90aGVybW8xLnBkZg%3D%3D&cidReset=true&cidReq=AGREGINTERNE

J'ai fais un tableau d'avancement mais je n'ai pas tout exprimer en fonction de ni(NiO) parceque je ne sais pas si ni(NiO) = ni(H2).. et je ne vois pas comment varie la pression totale...

Merci

[Barbidoux]

7 est une erreur de frappe il faut lire 7.5

12-------------------

...........NiO(s) + H₂(g) = Ni(s) + H₂O(g)

t=0......(a).............(b)............(0)............(0)

t..........(a-x)........(b-x)...........(x)..............(x)

le nombre de moles de gaz reste constant donc P invariant

13-------------------

K₂={P_H2O}/{P_H2}

P_H2O+P_H2=P_T ==> K₂={P_H2O}/{P_T-P_H2O} ==> K₂*{P_T-P_H2O} ={P_H2O} ==> {P_H2O}=K₂*P_T/(1+K₂)

14---------------------

ne pas oublier que le nombre de moles de gaz reste constant

P_T={P_H2O}*(1+K₂)/K₂

P_T*V=n_T*RT

a )- si T augmente, n_T reste constant ainsi que V, alors P_T augmente ===> P_H2O augmente le rendement de conversion augmente

b )- si n_H2 augmente, T reste constant ainsi que V, alors P_T augmente ==> P_H2O augmente le rendement de conversion augmente

c )- si V augmente, n_T reste constant ainsi que T, alors P_T diminue ==> P_H2O diminue le rendement de conversion diminue

[lucile123]

Merci, j'ai une question sur le début...

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

Est ce que je peux dire que taux=100% et que la pression partielle de CO2 augmente mais est différente de 7,5??

3) En prenant mi = 1kg, calculer la pression partielle de CO2 en fin de réaction.

la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7,5 bars

En déduire l'avancement de réaction (x) et le taux de conversion (taux)

l'avancement de la réaction est égal à n_max et le taux de conversion vaut n_i/nmax =mi/mmax=133,85/1000=0,134=13,4%

Est ce que nmax = 1,1276mol ?

4) Sans modifier la température, proposer une méthode très simple pour réaliser la conversion totale de NiCO3 avec les conditions initiales de la question 3) .

mettre le réacteur à la pression atmosphérique (en pratiquant une ouverture ou en opérant réacteur ouvert)

Si l'on fait cela, la température va changer non? Or il ne faut pas que la température change...

[Barbidoux]

Merci, j'ai une question sur le début...

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

Est ce que je peux dire que taux=100% et que la pression partielle de CO2 augmente mais est différente de 7,5??

La pression d'équilibre étant de 7,5 bar, toute quantité de NiCO3 inférieure à celle qui permet d'atteindre cette pression sera transformée en NiO avec un rendement de 100%

3) En prenant mi = 1kg, calculer la pression partielle de CO2 en fin de réaction.

la pression de CO2 à l'équilibre est donnée par la constante d'équilibre et vaut 7,5 bars

En déduire l'avancement de réaction (x) et le taux de conversion (taux)

l'avancement de la réaction est égal à n_max et le taux de conversion vaut n_i/nmax =mi/mmax=133,85/1000=0,134=13,4%

Est ce que nmax = 1,1276mol ?

oui

4) Sans modifier la température, proposer une méthode très simple pour réaliser la conversion totale de NiCO3 avec les conditions initiales de la question 3) .

mettre le réacteur à la pression atmosphérique (en pratiquant une ouverture ou en opérant réacteur ouvert)

Si l'on fait cela, la température va changer non? Or il ne faut pas que la température change...

Non pas forcément il suffit de pratiquer une ouverture très faible empêchant la pression de CO2 d'atteindre 7,5 bar pour que l'intégralité du NICO3 introduit dans le réacteur soit transformé en NiO avec un rendement de 100%

[lucile123]

2) Discuter du taux de conversion de NiCO3 et de la pression partielle de CO2 dans les 2 cas suivants:

a) mi<m(max)

je dirais que dans ce cas là la transformation de NICO3 est totale et il n'y a pas d'équilibre possible

Est ce que je peux dire que taux=100% et que la pression partielle de CO2 augmente mais est différente de 7,5??

La pression d'équilibre étant de 7,5 bar, toute quantité de NiCO3 inférieure à celle qui permet d'atteindre cette pression sera transformée en NiO avec un rendement de 100%

ok, mais qu'est ce qu'on peux dire à propos de la pression partielle de CO2? Qu'elle augmente sans atteindre 7,5?

[lucile123]

Ok, merci

K₂*{P_T-P_H2O} ={P_H2O} ==> {P_H2O}=K₂*P_T/(1+K₂)

Comment vous êtes passé de gauche à droite? c'est pas facile...

[Barbidoux]

Ok, merci

K₂*{P_T-P_H2O} ={P_H2O} ==> {P_H2O}=K₂*P_T/(1+K₂)

Comment vous êtes passé de gauche à droite? c'est pas facile...

[lucile123]

Ok, merci beaucoup Barbidoux

[lucile123]

Pour la question 14) il faut calculer P(H2) , P(H20), avancement de réaction et le taux de conversion.

Est ce que je peux écrire: [P(H2O)/P(H2)] = 500

A l'équivalence, P(H2) = nRT/V = (2,422*8,314*573)/(0,005) = 23,1 bars

Donc P(H2O) = 500*23,1 = 11550 bars

Si NiO est le réactif limitant, alors xéq = ni(NiO) = ni(NiCO3) = 1000/118,7 = 8,48 mol

Si H2 est le réactif limitant, alors xéq = ni(H2) = 2,422 mol

Le réactif limitant est donc H2 => xéq = 2,422 mol

taux = ni/ntot = 8,48/2,422 = 3,5

Est ce que c'est juste?

[Barbidoux]

14---------------------

ne pas oublier que le nombre de moles de gaz reste constant

PT={PH2O}*(1+K2)/K2

PT*V=nT*RT

PT=(2,422*8,314*573)/(0,005) = 23,076 bars

{PH2O}=PT*K2/(1+K2)=23,076*500/501=23,03 bar

Avancement =n(H2O)=PT*V/(R*T)=23.03*10^(5)*0.005/(573*8.314)=2,417 mol

ni(NiO) = ni(NiCO3) = 1000/118,7 = 8,48 mol

Taux de conversion=2,417/8,48=28,5%