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TOUS LES EXERCICES

DE CHIMIE PC

Pour assimiler le programme, s'entraîneret réussir son concours

Rappels de cours

140 exercices et annales

Solutions complètes et détaillées

SIMON BEAUMONTPRÉPAS

100%

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DE CHIMIE PC

Pour assimiler le programme, sÕentra"ner

et rŽussir son concours

Simon Beaumont

est professeur au lycŽe Notre-Dame-de-la-paix ˆ Lille

Couverture : Claude Lieber

© Dunod, Paris, 2008

ISBN 978-2-10-053966-6

Table des matières

Chapitre 1. Le potentiel chimique........................................1 Chapitre 2. Équilibres chimiques et facteurs de l'équilibre................14 Chapitre 3. Diagrammes binaires.........................................41 Chapitre 4. RMN et IR...................................................68 Chapitre 5. Les organomagnésiens.......................................84 Chapitre 6. Les alcènes (II)..............................................104 Chapitre 7. Les hydrocarbures aromatiques...............................129 Chapitre 8. Les amines..................................................152 Chapitre 9. La fonction carbonyle........................................162 Chapitre 10. Acides carboxyliques et dérivés.............................194 Chapitre 11. Cristaux atomiques.........................................216 Chapitre 12. Autres cristaux.............................................234

12.1 Cristaux ioniques .............................................. 235

12.2 Cristaux covalents ............................................. 247

12.3 Cristaux moléculaires.......................................... 253

Chapitre 13. Diagrammes d'Ellingham....................................255 © Dunod - La photocopie non autorisée est un délit ivTable des matières Chapitre 14. Diagrammes potentiel-pH; Courbes intensité potentiel......281

14.1 Diagrammes potentiel-pH....................................... 282

14.2 Courbes intensité potentiel...................................... 304

Chapitre 15. Polymères..................................................313 ***Les astérisques en marge des exercices indiquent le niveau de difculté.

Le potentiel chimique

1

Ce qu'il faut savoir

Qu'est ce que le potentiel chimique?

Le potentiel chimique d'un constituant i est déni comme étant l'enthalpie libre molaire partielle de ig i ,soit: m i =g i =dG d n i T, P Il s'agit donc d'une grandeur molaire partielle liée à l'enthalpie libreG. Nous pouvons également exprimer la relation entre le potentiel chimique et l'en- thalpie libre sous la forme : G= i n i m i Relation connue sous le nom d'identité d'Euler.

Quelle est la relation de Gibbs-Duhem?

Sachant que l'expression différentielle de l'énergie libre s'écrit : dG=VdPŠSdT+ i m i dn i Si nous étudions une réaction ayant lieu à température et pression constante, soit dP=0etdT=0, alors nous en déduisons la relation dite de Gibbs-Duhem sous la forme : dG=VdPŠSdT= i n i dm i i n i dm i =0 Quelle est la condition d'équilibre d'un système? Si nous étudions un système constitué de deux phases, le potentiel chimique d'un corps présent dans les deux phases en équilibre est le même : m phase1 =m phase2 Donc, lors d'un changement d'état d'un corps pur, le potentiel chimique de ce corps reste continu.

2Chap. 1. Le potentiel chimique

Quelles sont les inuences de la modication de paramètres intensifs sur le potentiel chimique?

Inuence de la température :m

i T P,n i =ŠS i

Inuence de la pression :m

i P T,n i =V i Quelles sont les expressions du potentiel dans le cas des gaz? Dans le cas d'un gaz parfait seul, le potentiel chimique s'écrit : m=m 0 (T)+RTlna Dans le cas d'un mélange deigaz parfaits, l'expression se transforme en : m=m 0i (T)+RTlna i Si le mélange est constitué de gaz réels dont le comportement diffère de manière importante de celui d'un gaz parfait, l'activité sera modiée par un coefcient d'activitég: a i =g i P i P 0 Quelle est l'expression du potentiel chimique dans le cas des corps purs condensés? Dans la plupart des cas, l'activité des corps purs condensés, qu'ils soient liquides ou solides, est proche de 1. Il en résulte une expression très simple de leur poten- tiel chimique : m=m 0 (T) Quelles sont les expressions du potentiel chimique dans le cas des solutions? Pour une solution considérée comme idéale, l'expression du potentiel chimique s'exprime sous la forme : m i (T,P)=m 0i (T)+RTlnx i +V mi (PŠP 0

Oùx

i représente la fraction molaire d'un constituant de la solution etV mi le volume molaire de ce même constituant. Comme dans la plupart des cas, l'inuence de la pression est négligeable sur une phase condensée, nous simplions l'expression en : m i =m 0i +RTlnx i

Chap. 1. Le potentiel chimique3

Si le constituantiétudié est le solvant, et que nous ayons affaire à une solution de 1, ce qui nous amène à : m S =m 0i

Exercice 1.1

Étude d'un équilibre liquide vapeur (d'après Agrégation 2006) On considère un mélange liquide vapeur constitué pour la phase liquide de cyclo- hexane pur, et pour la phase vapeur d'un mélange eau-cyclohexane. a. Dénir le potentiel chimiquem i pour une espèce chimique i, et établir une relation entrem i , l'enthalpie molaire partielleh i et l'entropie molaire partielle s i du constituant i. b. Exprimer le potentiel chimique du cyclohexanem v2 (T,P) dans la phase vapeur supposéeparfaiteenfonctiondem v2 (T,P) , potentielchimiqueducyclohexane gaz parfait pur sous la pression totale P et à la température T, et de x v 2 , fraction molaire du cyclohexane dans la vapeur. c. Que devient cette expression pour un gaz réel? d. Exprimer la condition d'équilibre entre les différentes phases pour le consti- tuant cyclohexane. a. Le potentiel chimique d'un constituant i est déni comme étant l'enthalpie libre molaire partielle de ig i ,soit: m i =g i =dG d n i T, P L'enthalpie libreGétant donnée par la relationG=HŠTS, nous obtenons au nal : m i =dG d n i T, P =d(HŠTS) d n i T, P =dH d n i T, P

ŠdTS

d n i T, P =h i

ŠTs

i b. Le potentiel chimique d'un gaz parfait s'exprime comme suit : m vi (T,P)=m vi (T,P)+RTlna i oùa i représente l'activité du constituant i.

Cette expression donne nalement :

m vi (T,P)=m vi (T,P)+RTlnx v 2 c. Dans le cas d'un gaz réel, l'activité du gaz est affectée d'un coefcient d'activité tel quea i,réel =g i ·a i,parfait . Plus la valeur de ce coefcient d'activité s'approchequotesdbs_dbs30.pdfusesText_36

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