thermochimie : recyclage du dioxyde de carbone en méthanol

[Lucieeeee]

Bonsoir, je bloque sur un exercice au sujet du recyclage du méthanol.
Je remercie ceux qui sauront m'aider.

J'ai la réaction suivante : CO2 (g) + 3 H2 (g) = CH3OH (g) + H2O (g)
On précise les enthalpies standard de formation des constituants.
J'ai également la constante d'équilibre K0, pour 500 Kelvin.
On pose a le rapport de la quantité initiale de H2 sur la quantité initiale de CO2.

J'ai également deux graphiques :
-la fraction molaire de méthanol Ã* l'équilibre en fonction de a
-le rendement en méthanol Ã* l'équilibre en fonction de a
Le but est d'optimiser la synthèse pour avoir le moins de pertes possibles en réactifs.

1) il faut propose une proportion optimale entre H2 initial et CO2 initiale (le a donc), entre autre en regardant comment simplifier au maximum le recyclage des gaz non transformés.
Je n'ai aucune idée ! J'ai fais un tableau d'avancement, mais je ne vois pas le rapport entre le rendement et la fraction molaire Ã* l'équilibre ?

2) pour le degré de liberté j'ai trouvé v=4, mais comme la pression partielle des produits Ã* l'équilibre est identique, ca fait 3.
Sur quels paramètres intensifs agir pour améliorer la synthèse ? Je pense qu'il faut jouer sur la pression et la température, mais je ne vois pas comment...

3) pour le a choisi et T=500K, il faut trouver la pression relative pour avoir un rendement de 50%.
J'ai appliqué la loi d'action de masse en remplacant les activités par pressions partielles /Po, puis les pressions partielles par les fractions molaires x Ptotale ,et enfin les fractions molaires par quantité de matière/quantité totale de gaz.
Je pensais trouver Xf (avancement) mais ça ne donne rien. Je ne vois lÃ* encore pas le lien entre rendement et fraction molaire.

Il faut justement ensuite en déduire la fraction molaire en méthanol Ã* l'équilibre.


Je n'ai pas réussi Ã* faire grand chose dans cet exercice, mais je le trouve intéressant et j'aimerais bien le comprendre...
Merci ! Lucie
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[moco]

Le rendement et la fraction molaire à l'équilibre sont deux façons de dire la même chose.
Pour améliorer le rendement il faut comprimer au maximum, en vertu de la loi d'action de masse, puisqu'il y a beaucoup de molécules à gauche (3+1=4) et peu à droite (1+1=2). Et il faut chauffer au maximum si la réaction est endothermique, et bien entendu refroidir au maximum si la réaction est exothermique, toujours en vertu du principe de Le Chatelier.

[Lucieeeee]

Merci pour cette réponse qui m'a permis de comprendre la question 2 ; dans la réaction, la pression diminue et le calcul de l'enthalpie standard permet de dire que la réaction est exothermique. Il fait donc pour améliorer, augmenter la pression et diminuer la température !

[jeanne08]

On a bien entendu intérêt à avoir à l'équilibre une fraction molaire la plus grande possible pour avoir le maximum de méthanol dans le mélange gazeux à l'équilibre. Pour quelle valeur de a a t on ce maximum ( si je comprends bien tu a un graphe qui explique l'influence de a )?
Pour les facteurs intensifs moto a bien expliqué les choses
Pour la troisième question : tu fixes a optimal , tu fixes T donc K ... et tu calcules la pression pour avoir un rendement de 50%

notion de rendement à priori : si la réaction était totale on aurait un rendement de 100% ... elle n'est que équilibrée donc le rendement est inférieur à 100% ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lucieeeee]

Tout d'abord merci pour la réponse ! Sur le graohique, la fraction molaire maximale est atteintes pour a=3. Seulement le graphique est donné pour la pression 100bars, est ce que cela influe ? Sur le graphique du rendement, lorsque l'on regarde pour à=3, cela correspond à un minimum de rendement (la courbe fait un V), je ne sais pas si je dois en tenir compte. (Je n'arrive pas a mettre de photo ce n'est pas très pratique).

Pour la question 3), il faut donc que je calcule Xf tel que Xf/ Xeq = 0,5 c'est bien ça ?

[jeanne08]

Je ne suis pas surprise par le fait que c'est pour a = 3 que la fraction molaire en méthanol est la plus grande et ceci est valable quelle que soit la pression ( la valeur numérique de la fraction molaire est différente suivant la pression mais à P fixée elle est maximale pour a = 3 )
Par contre le rendement minimal pour a = 3 ?? ... comment est défini le rendement ? est ce par rapport à un des réactifs seulement ? pour quelle valeur de a ce rendement est il maximal ?

[Lucieeeee]

Le rendement correspondant est de 40%. Je vais garder la valeur 3 je pense, merci pour l'explication sur la pression !