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Chimie - Haut fourneau


Elfy-Lila08

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Bonjour ( ou bonsoir ), j'ai un autre exercice de chimie où j'aimerais que vous vérifiez mes réponses et m'éclairiez sur les autres. smile02.gif

Un haut fourneau est un four à combustion interne, destiné à la fabrication de

la fonte à partir du minerai de fer. Une réaction se produisant dans un haut fourneau

met en jeu les réactifs : la magnétite Fe(3)O(4) et le monoxyde de carbone CO ainsi que les produits : le fer et le dioxyde de carbone.

1 Pourquoi peut-on dire qu'une transformation chimique s'est produite ?

Ma réponse : On obtient au moins une espèce chimique différente des réactifs.

2 Écrire l'équation chimique symbolisant cette réaction.

Ma réponse : La magnétite + le monoxyde de carbone → le fer + le dioxyde de carbone

Fe3O4 + CO → Fe + CO2

On équilibre: 4 CO + Fe3O4 --> 4 CO2 + 3 Fe

3 Décrire le test d'identification du dioxyde de carbone.

Ma réponse : Il faire faire barboter du dioxyde de carbone dans un tube à essai contenant 2-3 mL d'une solution d'hydroxyde de calcium (eau de chaux).

Il se forme de l'eau et du carbonate de calcium insoluble.

On considère la réaction de 50,0 kg de magnétite solide avec 300 m3 de monoxyde de carbone

gazeux à 1000°C et à la pression atmosphérique.

4 Dresser un tableau descriptif de l'évolution de l'état du système lors de sa transformation.

Là le bloque, j'ai fais le tableau mais je ne l'ai pas encore remplie car je voulais être sure si c'était bien un tableau comme ça qu'il fallait faire.

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Merci d'avance pour votre aide.

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  • E-Bahut

ableau d'avancement de la réaction

.........4 CO + Fe3O4 --> 4 CO2 + 3 Fe

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

t.......(a-4*x).....(b-x).........(4*x).........(3*x)......

où a est le nombre initial de moles de CO, b le nombre initial de moles de magnétite et x l'avancement de la réaction. La réaction est supposée non inversible (totale) et l'avancement final égal à l'avancement maximal obtenu lors de la disparition d'un réactif ou des réactifs s'ils sont initialement présents dans les proportions stoechiométriques de la réaction.

On suppose que le CO se comporte comme un gaz parfait et l'on utilise la relation des gaz parfait pour calculer le nombre initial de moles de CO mises en jeu.

P*V=n(CO)*R*T où P est la pression en Pascal (pression atmosphérique =1.013*10^(5) Pa), V=300m^3 le volume du CO exprimé en m^3, R=8.314 J/(mol K) la constante des gaz parfait et T =(273.15+1000) K la température en Kelvin ==> n(CO)=1.013*10^(5)*300/(8.314*1273.15)=2871.05 mol . Le nombre de moles de magnétite solide vaut n(Fe3O4)=m(Fe3O4)/M(Fe3O4)=50000/231.54=215.95 mol.

On se trouve dans le cas où a/4>b et le réactif limitant est donc le Fe3O4, et le tableau d'avancement de la réaction à l'état final pour lequel xfin=b a pour expression :

.........4 CO + Fe3O4 --> 4 CO2 + 3 Fe

fin......(a-4*b).....(0).........(4*b).........(3*b)......

Il reste donc une fois la réaction finie

n(CO)fin=(a-4*b)=2871.05-4*215.95=2007.25 mol de CO

n(Fe3O4)fin=0

n(CO2)fin=4*215.95=863.8 mol de CO2

n(Fe)fin=3*b=3*215.95=647.85 mol de Fe soit une masse de fer de m(Fe)=n(Fe)*M(Fe)=647.85*55.847=36180 .5 kg=36.180 T de fer

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  • 2 semaines plus tard...
  • E-Bahut

l'avancement maximal est celui correspondant à la disparition d'un réactif (réactif limitant) ou des réactifs s'ils sont initialement présents dans les proportions stoechiométriques de la réaction, la réaction étant considérée comme non inversible (totale)

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