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DM6 - 5 février 2015
Thermodynamique
1- Le chauffe-plat
Dans ce genre d'edžercices, il n'y a pas une seule faĕon de rĠpondre à la problématique. L'edžplicitation de la dĠmarche de rĠsolution
intelligible pour le lecteur.Document 1
Principe du chauffe-plat
sont dispersés parmi des billes de polyéthylène haute densité. Le plateau à chauffer s'adapte sur le dessus de la coupelle. La
mise en marche s'opğre par addition de 400 mL d'eau dans la coupelle. Ce dispositif permet d'Ġleǀer la tempĠrature de l'eau
Document 2
Observations pendant le fonctionnement du dispositifL'ajout d'eau salĠe dans la coupelle engendre une forte effervescence et un rapide Ġchauffement. Yuand l'opĠration est
terminée, la grenaille métallique a fait place à une bouillie blanche d'hydrodžyde de magnésium, dispersée sur les billes de
polyéthylène. Le gaz dégagé est très inflammable.Question :
Vous devez rencontrer votre directeur pour lui parler de ce projet de chauffe-plat. En préparation de l'entrevue, vous
devez évaluer la viabilité du projet et calculer le prix des matières premières nécessaires à la production d'une
coupelle. Quelle quantité de magnésium faut-il introduire par coupelle ? Quel coût cela représente-t-il ? Cela vous
paraît-il raisonnable ?Quelques données :
- Chez Sigma-Aldrich, 2,5 kg de magnĠsium sont ǀendus 116 Φ. - Potentiel standard E° du couple Mg2+(aq)/Mg(s) : - 2,4 V - Produit de solubilitĠ de l'hydrodžyde de magnĠsium : Ks (Mg(OH)2) = 10-19 - Grandeurs thermodynamiquesVoir, ă la page suiǀante, des edžtraits de l'Usuel de chimie générale et minérale, M. Bernard et F. Busnot, éd. Dunod
2. Production LQGXVPULHOOH GH O·MŃLGH VXOIXULTXH
de contact) en prĠsence de catalyseur. Le diodžyde de soufre proǀient soit de l'odžydation directe du soufre liquide finement pulvérisé,
soit des gaz issus des fours de calcination de sulfures métalliques, tels pyrite (FeS) ou galène (PbS).
La rĠaction d'odžydation de SO2, réalisée dans un convertisseur où règne la pression P, a pour équation :
12SO O SO2(g) 2(g) 3(g)
[1] B 1 ͬ ETUDE DE L'OyYDATION DU DIOyYDE DE SOUFRE SO2[1] en fonction de la tempĠrature, en se plaĕant dans les conditions de l'approdžimation d'Ellingham. DĠfinir le domaine
de température où cette réaction est thermodynamiquement favorisée. B1*d. Comment choisir la température pour favoriser la synthèse de SO3 ?Le taux de conversion de la réaction est défini comme le rapport entre le nombre de moles de SO3 (ă l'instant t) et le nombre
initial de moles de SO2. en bar) ainsi que la pression de référence p° (1 bar) vérifient la relation : 2 111K (T) (O )
q p [r1]En dĠduire l'effet d'un accroissement de la pression partielle d'odžygğne sur la conǀersion de SO2, tous les autres
paramètres restant inchangés.B 2 / SYNTHESE INDUSTRIELLE DE SO3
A la sortie du four de grillage, on récupère (après dépoussiérage) le dioxyde de soufre dans un mélange (SO2, O2, N2) puis on le
transforme en triodžyde de soufre par action de l'odžygğne de l'air. Sans catalyseur, la réaction ne se produit, avec une vitesse
contact), pour travailler à plus basse température.7,6 % SO2 11,0 % O2 81,4 % N2
de SO3 formé et la pression totale P.B2*b. Le convertisseur fonctionnant à T = 718 K, à la pression atmosphérique p°, calculer le taux de conversion de SO2 en
SO3, (effectuer les simplifications que vous jugerez nécessaires à l'obtention d'un taux de conversion proche de l'unité).
L'Ġǀolution edžacte du taudž de conǀersion en fonction de la température (la pression totale P demeurant constante), est
chaque étage, adiabatique et isobare, la température des gaz passe de TE ă l'entrĠe ă TS à la sortie. Considérons le premier
1 = 65 %.
B2*d. Quelle est la composition molaire du mélange de sortie (indication : le taux de conversion est considéré comme valant
le produit de ɲ lu sur le graphe, multiplié par le rendement de 65 %, soit 0,99 x 0,65 = 0,6435) ?
B2*e. DĠterminer l'Ġcart (TS1 - TE1 ), puis la température de sortie TS1, en considérant que la durée du contact est suffisante
pour que ce rendement 1 soit atteint (les capacités thermiques molaires à pression constantes sont fournies en annexe).
alors le taux de conversion à cette température ? Que conviendra-t-il de faire subir aux gaz entre ces deux étages ? Quel
type d'appareil faudra-t-il utiliser ?