Formation de Zn au départ de ZnO et de H2 : diagramme d'Ellingham

[Joao Do Carmo]

Bonjour,

On me demande si il est possible de produire du zinc liquide au départ de ZnO et d'H2, et je dois déterminer cela à l'aide du diagramme d'Ellingham. Tout métal réduit les oxydes placés au dessus de lui dans le diagramme, je me doutes que cela est le cas pour H2 aussi même si ce n'est pas un métal.

En regardant le diagramme d'Ellingham je vois que la droite représentant Zn/ZnO est en dessous de la droite pour H2/H2O, donc Zn réduira H2O et Zn sera oxydé. Produire du zinc liquide àpd de H2 n'est donc pas possible car nous allons oxydé le métal au lieu de le réduire. Maintenant le problème c'est que la correction de l'exercice n'a pas l'air d'être d'accord. Ils ne disent pas spécialement que ça ne sera pas possible, mais l'insinue en écrivant la réaction.

Pourriez-vous confirmez que mon raisonnement est bien juste et que la correction répond à la question comme si ça avait été possible de produire le Zn liquide ? Ou bien me je me trompe complètement dans mon raisonnement ?

Voici l'exercice ainsi que la correction: question nr. 1 point c)
Screenshot 2022-05-29 at 18.36.34.png
Voici le diagramme d'Ellingham que j'utilise, j'ai mis des flèches sur les deux droites dont il est question:
Screenshot 2022-05-29 at 18.37.46.jpg
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[gts2]

Le diagramme d'Ellingham est le tracé de , enthalpie libre de réaction standard, alors que le raisonnement doit se faire sur , enthalpie libre de réaction.

Tant qu'on s'intéresse aux métaux et à leurs oxydes, tous les deux en phase condensée, cela ne perturbe pas trop.

Ici le couple H2/H2O fait intervenir des gaz et donc étudier revient à se placer dans le cas où P(H2)=P(H2O)

Sur votre diagramme, il y a des lignes H2/H2O ratio qui permettent de tenir compte de ce problème, il n'y a plus qu'à tracer la droite (H2/H2O) permettant de couper la courbe du zinc avant B.

[Joao Do Carmo]

Merci de votre réponse gts2, si j'ai bien compris, quand l'on fait intervenir un gaz (en l'occurence H2/H2O ici), on doit d'office travailler avec les pressions? Quand je parle d'utiliser les pressions, je parle de tracer une droite partant du H sur l'échelle de gauche jusqu'au ratio des pressions à droite. Vous parlez bien de la même chose ?

Et donc quand on analyse avec du CO ou du CO2 c'est d'office avec les pressions aussi ?

Dans quel cas est-ce qu'on utilise les droites associées à ces gaz alors ?

[gts2]

Msi j'ai bien compris, quand l'on fait intervenir un gaz (en l'occurence H2/H2O ici), on doit d'office travailler avec les pressions? Quand je parle d'utiliser les pressions, je parle de tracer une droite partant du H sur l'échelle de gauche jusqu'au ratio des pressions à droite. Vous parlez bien de la même chose ?

C'st bien cela.

Et donc quand on analyse avec du CO ou du CO2 c'est d'office avec les pressions aussi ?

Pour le couple CO/CO2, c'est en effet le même principe.

Dans quel cas est-ce qu'on utilise les droites associées à ces gaz alors ?

Réponses détaillées plus tard, à moins qu'un autre intervenant réponde plus précisément.

Des détails (pour H2/H2O et CO/CO2) dans : olguny

[A voir en vidéo sur Futura]

[Joao Do Carmo]

Ok, je jetterais un oeil au document après mon examen de marketing mardi, merci beaucoup.

Ce qui m'échappe c'est que pour le point c) on demande à partir de H2 et l'on utilise le tracée de la droite du H à gauche vers les ratios à droite (j'aurais travaillé avec la droite déjà tracé 2H2 + O2 = 2H2O).

Par contre pour le point d) l'on demande la même chose pour CO, et pourtant on utilise la droite déjà affichée de 2C + O2 = 2CO. Pourquoi ne pas tracer depuis C à gauche vers le ratio CO/CO2 ? Je ne saisis pas quand utiliser l'un et quand utiliser l'autre.

[gts2]

L'utilisation du ratio CO/CO2 concerne la réaction avec du CO et du CO2, donc le couple CO/CO2 et non le couple C/CO.

Pour ce qui est de b), si on calcule l'enthalpie libre de CoO+C=Co+CO, on trouve qui doit être négatif (toutes les autres espèces sont solides). Or le dernier terme est toujours négatif (P(CO)<P(atm)) (haut-fourneau ouvert) donc va dans le bon sens ; on se place donc dans le pire des cas P(CO)=P(atm) et on trouve la condition usuelle

Pour ce qui est de d), c'est plus compliqué puisque le Zn est gazeux . Vu la stoechiométrie P(Zn)=P(CO)<P(atm)/2. Le dernier terme est toujours négatif ... le pire des cas et on "oublie" -RT ln(4) et on trouve la condition usuelle

[Joao Do Carmo]

Ok merci, j'ai compris quand utiliser CO/CO2 alors, mais alors quand utiliser la droite 2H2 + O2 = 2H2O ?

Je vous avoue ne pas très bien comprendre pourquoi vous faites ces calculs.. Sont-ils fait à partir du diagramme d'Ellingham (les valeurs des deltaG° prises du diagramme p.e.) ? Et pourquoi fait-on ces calculs ?

[gts2]

quand utiliser la droite 2H2 + O2 = 2H2O ?

Quand P(H2)=P(H2O) ... pas vraiment courant.

Je vous avoue ne pas très bien comprendre pourquoi vous faites ces calculs.

Pour comprendre comment utiliser le diagramme, c'est normalement fait en cours lors de l'introduction du diagramme.

Sont-ils fait à partir du diagramme d'Ellingham (les valeurs des deltaG° prises du diagramme p.e.) ? Et pourquoi fait-on ces calculs ?

Les calculs sont faites de manière générale pour voir comment utiliser le diagramme.

[Joao Do Carmo]

Oui, le problème est que mes cours ont la fâcheuse habitude de ne pas être très bien expliqué ni détaillé.. la seule explication que j'ai eu pour le diagramme c'était un exemple avec le cas du chrome formé àpd de CO2.

Ok très bien, c'est donc quand les pressions sont égales que l'on utilise les tracés de gauche à droite. C'est beaucoup plus clair, merci pour votre aide.