Graphique pour une réaction d'équilibre

[invite69f7b4b0]

Salut,

j'essaye de tracer un graphique d'une réaction, j ai un récipient préalablement vide dans lequel on introduit 0.05 moles de CaO, puis on fait progessivement entrer du gaz carbonique je dois donc tracer la courbe donnant la pression dans le récipient en fonction du nombre de moles de CO introduites

autres données volume 10l
T 1073.16 K
et tension a l équilibre du carbonate de calcium est de 0.2 atm (= tension de dissociation)

comment dois je proceder car je n ai vraiment aucune idee

aidez moi s'il vous plait!!
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[Gramon]

il te manques la réaction suivante:

CaCO₃ --> CaO + CO₂

[invite69f7b4b0]

donc si au départ j introduit du CaCO3 celui ci va se dissocier au fur et a mesure donc on a que du CaO et du CO2 jusqu a atteindre la pression d'équillibre et donc la pression est constente?

mais si je met d'abord du CaO? on aura une certaine pression ouis si je met du CO2 ils vont réagir? non ???ou est ce que la pression augmente d'abord ?

[invite69f7b4b0]

Mais la réaction n'est pas totale?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Exo clasique ... mais pas si facile ...
On y va : on met 0,05 mol de CaO + n mol de CO2 dans un recipient de 10L à 1073K . A l'équilibre on a 0,05 -x mol de CaO , n-x mol de CO2 et x mol de CaCO3 .
- Supposons que l'on ait l'équilibre alors la constante d'équilibre est verifiée donc PCO2 = 0,2 atm
PV = (n-x) RT donc (n-x) ~ 0,022 mol donc x = n - 0,022 mol
ceci est possible si n>0,022 mol et si x <0.05 donc n < 0.072 mol
Donc pour ces valeurs de n on a P = 0,2 atm.
- pour n <0.022 mol alors il x serait <0 ce qui est impossible donc x = 0 donc il ne se passe rien donc il y a n mol de CO2 qui n'ont pas reagi ... P = n RT/V
- pour n > 0.072 mol alors on a un nombre de mol de CaO qui serait negatif, c'est impossible donc le nombre de mol de CaO est nul et x = 0,05 . On a donc (n-0.05) mol de CO2 g ( en presence de 0,05 mol de CaCO3 ) et P = (n-x)RT/V ...
Tu verifies bien mes calculs que je fais rapidement ... la courbe P(n) est une droite , puis un palier , puis à nouveau droite ascendante .

[invite69f7b4b0]

- Supposons que l'on ait l'équilibre alors la constante d'équilibre est verifiée donc PCO2 = 0,2 atm
ascendante .

j'ai tout bien compris mis appart ca que vous avez dit avec pCO2 comment peut dire cela? on ne prend pas le CaO en compte?

[mach3]

j'ai tout bien compris mis appart ca que vous avez dit avec pCO2 comment peut dire cela? on ne prend pas le CaO en compte?

CaO est une phase solide (et n'est présent qu'en quantité absolument négligeable dans la phase gazeuse), on prend son activité à 1 par convention (de même pour CaCO₃) donc elle n'apparait plus dans l'expression de la constante d'équilibre qui se réduit à la pression partielle de CO₂.
C'est la même chose en solution quand tu écris un équilibre de solubilité, il n'y a que les concentrations des espèces en solution qui apparaissent car les activités des espèces dans la phase solide sont prises à 1.

m@ch3

[invite69f7b4b0]

Et comment savoir dans quelle phase est la composante?
c'est de la culture générale? ou il y a un truc?

[mach3]

y a un peu de culture (genre savoir que dans les conditions de l'expérience décrite CaO et CaCO3 sont des solides et que CO2 est un gaz) et sinon c'est de la thermo.

Tu as l'équilibre :

CaO + CO2 <--> CaCO3

donc l'égalité suivante entre les potentiels chimiques :

µ(CaO) + µ(CO2) = µ(CaCO3)

Le potentiel chimique d'un composant s'écrit :

µ = µ° + RTln(a/a°)

avec a l'activité, µ° le potentiel dans l'état de référence (on choisi celui qui nous convient), a l'activité et a° l'activité à l'état de référence. L'activité d'un constituant dans une phase est liée à sa fraction molaire dans cette phase. On fait souvent des approximations, selon les cas :
Dans le cas idéal, on prend souvent activité = fraction molaire (l'état de référence étant le constituant pur).
Dans le cadre des solutions diluées activité = concentration molaire (l'état de réference étant la solution à 1M).
Dans le cas des gaz parfait on prend plutôt activité = pression partielle (l'état de référence étant une pression de 1 bar). On parle de fugacité plutôt que d'activité pour un gaz, mais ça ne change pas le principe.

Si on choisi comme état de référence de CaO et CaCO3 l'état solide pur on se retrouve avec µ(CaO) = µ°(CaO) et µ(CaCO3) = µ°(CaCO3) car ces deux solides restent dans cet état de référence.
CO2 est un gaz parfait, donc son activité est prise proportionnelle à sa pression partielle .
On choisi l'état gazeux à une pression de 1 atm comme référence, ce qui fait a/a° est simplement la pression partielle en CO2 : µ(CO2) = µ°(CO2) +RTln(p(CO2))

Ce qui nous donne :
µ°(CaO) + µ°(CO2) + RTln(P(CO2)) = µ°(CaCO3)

RTln(P(CO2)) = µ°(CaCO3) - µ°(CaO) - µ°(CO2)

P(CO2) = exp(µ°(CaCO3) - µ°(CaO) - µ°(CO2))/RT) = Keq

comme les potentiels de référence sont des constantes, Keq est une constante, la pression en CO2 doit être constante à l'équilibre.

Si la pression est plus élevée, l'équilibre est déplacé vers la droite, si elle est moins élevée, il est déplacé vers la gauche, à chaque fois de façon à ramener la pression de CO2 à sa valeur d'équilibre (si c'est possible).

m@ch3

[invite69f7b4b0]

wow cool merci