Synthèse industrielle de l'anhydride phtalique, conditions de pression et températures

[Ortancya]

Bonjour, je travaille sur ce sujet dont je n'ai pas la correction et je voudrais avoir votre avis sur mon raisonnement. Voici le sujet et les données qui l'accompagnent : Capture 1.JPGCapture 2.JPG Pour la question A1 j'ai trouvé une enthalpie standard de - 1042,1 kJ.mol-1.
La question 2 est un type de question que je n'ai encore jamais vu dans les annales. Alors pour ce qui est de la température, j'ai pris la loi de Vant'Hoff : d ln K/dT = delta rH° / RT²
Comme mon enthalpie standard est négative, ln K est négatif. Si j'augmente la température, K augmente, ce qui permettrait de favoriser la production d'anhydride phtalique.
Pour ce qui est de la pression j'ai un peu plus de mal. Je dispose des densités et je sais qu'il existe une relation entre pression et densité, mais je sèche sur la façon d'aborder les choses.
Enfin pour la question A4 je me disais que la réaction nécessitait pas mal d'atomes d'oxygène et j'ai pensé que le pentoxyde de vanadium pourrait jouer le rôle de donneur d'oxygène. Je sais que la synthèse se fait avec présence d'air en excès mais la quantité de O2 est seulement de 20% dans l'air, alors je me disais qu'il était peut être nécessaire de rajouter de l'oxygène.
Merci de m'avoir lue !
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[HarleyApril]

Bonjour

L'anhydride formé est un solide à température ambiante. S'il sortait de la phase gazeuse, ça déplacerait l'équilibre, non ?

L'oxyde de vanadium est un catalyseur. Le xylène ne s'oxyde pas tout seul à l'air ...

Bonne continuation

[Ortancya]

Merci de votre réponse ! Du coup comme j'augmente la température, je dois augmenter la pression pour obtenir l'anhydride phtalique en phase condensée ? Mais ce ne serait plus en accord avec le fait de travailler sous pression atmosphérique ? je crois qu'il y a quelque chose qui m'échappe.

[HarleyApril]

L'énoncé te dit que tu dois trouver des conditions (température et pression) permettant de déplacer l'équilibre.
À toi de les trouver !

Ensuite, tu compares au procédé industriel.

Ceci étant, je serai bien étonné que l'équilibre s'établisse ... La réaction de réduction de l'anhydride en xylène me semble impossible dans ces conditions. L'oxydation est une réaction totale.
On peut aller chercher l'entropie ...
https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C85449&Mask=2
Bon, on sort du cadre de l'exo

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- attention : dLnK/dT <0 si T augmente alors LnK diminue...
- on te demande de voir dans quelles conditions de T et P on doit travailler pour avoir un rendement le plus grand possible : il s'agit d'appliquer qualitativement les règles de déplacement d'un équilibre
note : on te rappelle qu'à basse température les réactions sont lentes ( mais accélrables avec un catalyseur) ...

[Ortancya]

Bonjour ! Merci pour vos réponses ! J'en conclue qu'il faudrait diminuer la température et augmenter la pression selon la loi de le Chatelier. Du coup le pentoxyde de vanadium pourrait servir de catalyseur pour la réaction se faisant à basse température. Et j'en conclue que les conditions de températures et pression proposés dans l'énoncé ne correspondent pas. Est-ce correct ? Merci HarleyApril pour le lien, je le garde pour éventuellement vérifier d'autres informations !

[jeanne08]

- pour ce qui est de la pression : on a le même nombre de mol de gaz dans les réactifs et les produits donc la pression n'a pas d'influence ( on suppose les gaz parfaits)
- la présence d'azote ne modifie en rien le quotient de réaction ( comme le changement de pression ) donc pas la peine d'utiliser de l'oxygène pur
- l'excès de O2 favorise la réaction dans le sens direct ( tu peux voir que si K est vérifiée l'ajout de O2 donne un quotient de réaction plus petit que K donc sens direct favorisé )
- pour la température on a contradiction entre aspect cinétique et thermodynamique donc on travaille à température moyenne et avec un catalyseur

[Ortancya]

Ah parfait merci jeanne08, je me suis embrouillée pour la pression avec les données de l'état physique de l'anydride phtalique et de l'orthoxylène à 25°C. Je vais corriger ça. Pour l'excès de O2, cela confirme ce que j'avais trouvé merci ! De même je n'étais pas sûre de moi pour la présence d'azote, merci !