Transcript ETUDE DE LA REACTION DE L’OXYDE DE PLOMB ET DE L’EAU PAR LE CARBONE Données: DfH°(kJ.mol-1) DfG°298K (kJ.mol-1) PbO (s) -219 -189,1 H2O (g) -241,6 -228,4 H2O (l) -285,5 -237 CO (g) -110,4 -137,1 Téb(H2O) =

ETUDE DE LA REACTION DE L’OXYDE DE PLOMB ET DE L’EAU PAR LE CARBONE
Données:
DfH°(kJ.mol-1)
DfG°298K (kJ.mol-1)
PbO (s)
-219
-189,1
H2O (g)
-241,6
-228,4
H2O (l)
-285,5
-237
CO (g)
-110,4
-137,1
Téb(H2O) = 100°C
Diagramme d’Ellingham des 3 oxydes:
1- Oxydes et couples:
PbO
H2O
CO
PbO(solide)
100 K - 373 K
H2O (liquide)
373 K - 1000 K
H2O (gaz)
CO(g)
PbO(solide) / Pb(solide)
H2O (liquide) / H2(g)
H2O (g) / H2(g)
CO(g) / C(solide)
K.HEDUIT - ETSCO Angers
1
DfH°(kJ.mol-1)
DfG°298K (kJ.mol-1)
PbO (s)
-219
-189,1
H2O (g)
-241,6
-228,4
H2O (l)
-285,5
-237
CO (g)
-110,4
-137,1
Données:
PbO(solide) / Pb(solide)
Oxyde de plomb:
a - Équation de formation de l’oxyde:
2 Pb (solide) + O2 =
b – Calcul de DRH°(1) : DRH°(1) = 2 DfH°(PbO)
c – Calcul de DRS°(1) :
= 2 x (-219) = -438 kJ
DRG°(1) = 2 DfG°(PbO) = 2 x (-189,1) = -378,2 kJ
D’où: DRS°(1) =
d – Expression de DRG°(1) :
(réaction (1))
D R H (1) - D RG(1)
T
DRS°(1) =
Calcul de DRG°(1) à 298 K :
2 PbO(solide)
- 438  378,2
= -0,201 kJ.K-1
298
DRG°(1) = -438 + 0,201 T
kJ
e – Calcul de DRG°(1) à chaque borne: Si T = 100 K DRG°(1) = -418 kJ
Si T = 1000 K DRG°(1) = -237 kJ
K.HEDUIT - ETSCO Angers
2
DfH°(kJ.mol-1)
DfG°298K (kJ.mol-1)
PbO (s)
-219
-189,1
H2O (g)
-241,6
-228,4
H2O (l)
-285,5
-237
CO (g)
-110,4
-137,1
Données:
Téb(H2O) =
100°C
Eau:
Si T < 373 K H2O(liquide) / H2 (g)
a - Équation de formation de l’eau:
2 H2 (g) + O2 =
2H2O(liquide)
(réaction (2))
b – Calcul de DRH°(2) : DRH°(2) = 2 DfH°(H2O(l)) = 2 x (-285,5) = -571 kJ
c – Calcul de DRS°(2) :
D R H ( 2) - D RG( 2)
T
DRS°(2) =
Calcul de DRG°(2) à 298 K :
DRG°(2) = 2 DfG°(H2O(l) )= 2 x (-237) = -474 kJ
D’où: DRS°(2) =
d – Expression de DRG°(2) :
- 571  474
298
= -0,326 kJ.K-1
DRG°(2) = -571 + 0,326 T
kJ
e – Calcul de DRG°(2) à chaque borne: Si T = 100 K DRG°(2) = -538,4 kJ
Si T = 373 K DRG°(2) = -449,4 kJ
K.HEDUIT - ETSCO Angers
3
DfH°(kJ.mol-1)
DfG°298K (kJ.mol-1)
PbO (s)
-219
-189,1
H2O (g)
-241,6
-228,4
H2O (l)
-285,5
-237
CO (g)
-110,4
-137,1
Données:
Téb(H2O) =
100°C
Eau:
Si T > 373 K H2O(g) / H2 (g)
a - Équation de formation de l’eau:
2 H2 (g) + O2 =
2 H2O(g)
(réaction (2’))
b – Calcul de DRH°(2’) : DRH°(2’) = 2 DfH°(H2O(g))= 2 x (-241,6) = -483,2 kJ
c – Calcul de DRS°(2’) :
D R H (2' ) - D RG(2' )
DRS°(2’) =
T
Calcul de DRG°(2’) à 298 K : DRG°(2’) = 2 DfG°(H2O(g) )= 2 x (-228,4) = -456,8 kJ
D’où: DRS°(2’) =
- 483,2  456,8
= -0,089 kJ.K-1
298
d – Expression de DRG°(2’) : DRG°(2’) = -483,2 + 0,089 T
kJ
e – Calcul de DRG°(2’) à chaque borne: Si T = 373 K DRG°(2’) = -450,0 kJ ≈ DRG°(2)
Si T = 1000 K DRG°(2’) = -394,2 kJ
K.HEDUIT - ETSCO Angers
4
DfH°(kJ.mol-1)
DfG°298K (kJ.mol-1)
PbO (s)
-219
-189,1
H2O (g)
-241,6
-228,4
H2O (l)
-285,5
-237
CO (g)
-110,4
-137,1
Données:
Monoxyde de carbone:
CO(g) / C(solide)
a - Équation de formation de l’oxyde:
2 C (solide) + O2 =
b – Calcul de DRH°(3) : DRH°(3) = 2 DfH°(CO)
c – Calcul de DRS°(3) :
= 2 x (-110,4) = -220,8 kJ
DRG°(3) = 2 DfG°(CO)
D’où: DRS°(3) =
d – Expression de DRG°(3) :
(réaction (3))
D R H ( 3) - D RG( 3)
T
DRS°(3) =
Calcul de DRG°(3) à 298 K :
2 CO(g)
= 2 x (-137,1) = -274,2 kJ
- 220,8  274,2
= 0,179 kJ.K-1
298
DRG°(3) = -220,8 - 0,179 T kJ
e – Calcul de DRG°(3) à chaque borne: Si T = 100 K DRG°(3) = -238,7 kJ
Si T = 1000 K DRG°(3) = -399,8 kJ
K.HEDUIT - ETSCO Angers
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Diagramme d’Ellingham des 3 oxydes:
Tableau récapitulatif:
DrG°(T)
PbO(solide) / Pb(solide)
DRG°(1) = -438 + 0,201 T
kJ
Tvap = 373 K
-200,0
100
H2O / H2
300
Tinv1 = 572 K
500
700
kJ
DRG°(2’) = -483,2 + 0,089T
kJ
CO/ C
900
T (en K
1100
PbO(s)
CO(g)
DRG°(2) = -571 + 0,326 T
Tinv2 = 979 K
-250,0
C(s)
Pb(s)
-300,0
DRG°(3) = -221 - 0,179 T
kJ
CO(g)
T (en
K)
DrG°(PbO) DrG°(H2O)
(kJ)
(kJ)
100
-418,0
-538,4
-350,0
DrG°(CO)
(kJ)
1000
C(s)
-228,7
-400,0
373
PbO(s)
H2 (g)
CO(g)
Pb(s)
-449,4
-237,0
-394,2
-399,8
H2O(g)
C(s)
-450,0
Vaporisation
H2O(l)
-500,0
H2 (g)
Diagramme d'Ellingham de PbO, H2O et CO
-550,0
K.HEDUIT - ETSCO Angers
6
Diagramme d'Ellingham de PbO, H2O et CO
 rG°(T)
373 K
-200,0
100
572 K
300
500
980K
700
900
1100
T (en K)
CO
-250,0
C
PbO/Pb
H2O/H2
CO/C
-300,0
-350,0
-400,0
PbO
Pb
H2O(gaz)
Eb
-450,0
H2(gaz)
-500,0
T (K)
100
373
500
1000
1200
DrG°(PbO)
-417,9
-363,0
-337,5
-237,0
-196,8
DrG°(H2O) DrG°(CO)
-538,4
-238,7
-449,4
-287,6
-438,7
-310,3
-394,2
-399,8
-376,4
-435,6
H2O(liquide)
H2(gaz)
-550,0
K.HEDUIT - ETSCO Angers
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