Problème Thermo/Équilibre

[invitecdad6580]

Bonjour/Bonsoir !

Je me permets de vous déranger pour un exercice dont j'ai déjà vu la présence sur le forum, malheureusement les réponses ne m'avaient pas aidé et étant un vieux sujet je n'ai pas osé le remonter.

L'énoncé est donc le suivant :
Un morceau de plomb est jeté dans une solution aqueuse d'acide perchlorique et l'enceinte est fermée. On observe la formation vigoureuse d'hydrogène. Après quelque temps, la formation de gaz cesse, avec une petite quantité de Pb(s) toujours présente dans l'enceinte. A ce moment, le pH de la solution est de 2.8 et la pression partielle de H2(g) dans l'enceinte est de 26 bar. Calculez la concentration de Pb2+ en solution à l'équilibre à 298K. En augmentant la température à partir de 298K, est-ce que la pression partielle de H2 augmente ou diminue?

Quelques informations sur l'énergie libre de Gibbs et sur l'enthalpie nous sont données.

Pour résoudre ça, j'ai d'abord voulu poser l'équation que j'ai déterminé étant :
Pb(s) + 2H⁺ --> Pb²⁺ + H₂

Comme vous pouvez le voir je n'ai pas inclu ClO4-, car je me dis qu'on est dans un milieu aqueux donc on peut le "séparer" et le considérer comme un ion spectateur.

Alors, pour résoudre ça j'utilise la constante d'équilibre K ( Pb²⁺ * H₂ )/(Pb(s)* 2H⁺)

Et un solide vaut 1 (Étant donner qu'aucunes informations n'est données sur les activités etc.. je néglige les coefficient et considère que l'activité = concentration).

Grâce aux données sur l'énergie libre de Gibbs, dGf(ClO₄^-) = -10.3 et dGf(Pb²⁺) = -24.43 kJ/mol. Alors, d'après la loi de Hess, je trouve que la réaction a une énergie libre de Gibbs = -24.43 kJ/mol car toutes les autres valent 0 et que ClO4- n'apparait pas. Et c'est vraiment sur ce point dont je ne suis pas sûr en fait, j'ai l'impression d'avoir loupé quelque chose, et que c'est faux mais je n'arrive pas à voir comment le résoudre pour la suite de mon développement.

Pour répondre à la question malgré le doute, j'ai relié K et dG par dG = -RTln(K), et ensuite isolé Pb²⁺, et je trouve une concentration de 1.85*10^-8 M.

Alors, je me permets de vous déranger pour savoir si ce que j'ai fait vous semble juste, car j'ai vraiment un gros doute et personne n'a su m'éclairer jusqu'à présent. Aussi, pour la deuxième partie, la seconde question à propos de la pression, je me suis dit qu'on pourrait utiliser l'équation de Van't Hoff, avec l'enthalpie de réaction trouvé par la loi de Hess également, mais je dois avouer que cela m'a aussi posé problème car on utiliserait pas à nouveau les données thermodynamiques sur le ClO4-...

Pouvez-vous m'éclairer sur mon doute, me dire si c'est bon, et pour la seconde question ? Je vous remercie d'avoir lu, de votre temps et que mon message soit si long, j'ai essayé de bien expliquer ma démarche
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[moco]

Bonsoir,

Ton calcul a l'air correct. Mais il y a quelque part une anomalie que je ne comprends pas avec le plomb. D'après les potentiels redox, le plomb devrait être attaqué par les acides et former un dégagement de H2. Or l'expérience montre que ce n'est pas le cas. Le métal plomb n'est pas attaqué par HCl et H2SO4, quelles que soient leurs concentrations. Je ne sais pas ce qu'il en est avec l'acide perchlorique. Il est bien attaqué par l'acide nitrique HNO3, mais il s'agit d'une autre équation, et il ne se dégage pas de H2, mais de l'oxyde d'azote.

[petitmousse49]

Bonjour à tous
Concernant les faits expérimentaux rapportés par moco, une interprétation possible est fournie ici :
http://fred.elie.free.fr/actions_aci..._et_cuivre.pdf

Ton calcul a l'air correct

A mon avis en partie seulement. L'enthalpie libre standard de réaction, qui , depuis quelques décennies déjà doit se noter :
Δ_rG°, a bien la valeur que tu fournis à 25°C, ce qui conduit à une constante d'équilibre à la même température :
K=1,9.10⁴ environ. (la lettre "d" dans une formule est en général réservée aux différentielles).
En revanche, je n'arrive pas du tout à la même valeur que toi concernant la concentration en ions oxonium.
Pour l'influence d'une augmentation de température, tu peux évoquer la loi de Van t'Hoff sachant que la réaction est exothermique dans le sens direct.

[petitmousse49]

En revanche, je n'arrive pas du tout à la même valeur que toi concernant la concentration en ions oxonium.

Je me suis mal relu ; il faut comprendre :
En revanche, je n'arrive pas du tout à la même valeur que toi concernant la concentration en ions plomb(II). Désolé !

[A voir en vidéo sur Futura]