DÉPARTEMENT DE GÉNIE CHIMIQUE ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL ING 1030 CHIMIE POUR INGÉNIEUR CONTRÔLE PÉRIODIQUE Date : Mercredi, le 27 février 2002 Heure : 18h00 à 19h50 Calculatrice non programmable permise Aucune documentation permise Les pages annexées contiennent des tableaux et des graphiques qui peuvent faciliter les calculs PROBLÈME 1 Vous faites partie d’une équipe qui doit établir l’efficacité d’un petit four expérimental alimenté au méthane CH4 provenant d’un cylindre de 20L. La pression dans le cylindre plein, qui se trouve à l’extérieur à –24oC, est de 137 atm. Après un test de combustion qui a duré 10h il ne restait dans le cylindre que 155,2 g de CH4. Quant à l’analyse de l’effluent gazeux (gaz sortant du four), elle a révélé une teneur en CO2 de 8% vol. On vous demande de calculer : 2 points a) La quantité de moles de CH4 consommée durant le test. 2 points b) La puissance du four (chaleur de combustion inférieure) en kW CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O 2 points c) L’excès d’air utilisé lors de la combustion. 2 points d) Le point de rosée (température de rosée) des gaz sortant du four. Les gaz sortant du four se trouvent à pression atmosphérique. PROBLÈME 2 Les oxydes de soufre (SO3, SO2) sont des polluants atmosphériques issus en grande partie du grillage des minerais et de l’affinage des métaux. Entre ces deux oxydes il existe un équilibre représenté par la réaction de dissociation du SO3 : SO3(g) ↔ SO2(g) + ½ O2 (g) Initialement on a introduit 8g de SO3 dans un contenant hermétique de 5L. A 600oC, lorsque l’équilibre est atteint la pression totale est de 1,8 atm et la masse volumique du mélange gazeux est de 1,6 g/L. 1 ING 1030 CHIMIE POUR INGÉNIEUR CONTRÔLE PÉRIODIQUE On vous demande de calculer : 2 points 2 points 2 points a) b) c) La masse molaire moyenne du mélange gazeux à l’équilibre La constante Kc La constante Kp PROBLÈME 3 Les réserves d’eau potable deviennent de plus en plus rares. Le forage d’un puits a permis d’accéder à une nappe d’eau souterraine sous pression surmontée d’une poche de gaz. La pression de l’eau à la tête du puits (au niveau du sol) est de 0,5 atm. La nappe d’eau souterraine ainsi que la poche de gaz se trouvent à 50oC. L’analyse d’un échantillon d’eau prélevé au niveau de la nappe a révélé la composition suivante : Composé H2O CO2 O2 N2 % massique 99,87 0,10 0,02 0,01 En supposant que les gaz formant la poche se comportent comme des gaz parfaits, et en sachant qu’une colonne d’eau de 10,3 m exerce une pression de 1,00 atm, calculer: 2 points 2 points 2 points a) b) c) La pression totale dans la poche de gaz sans oublier la vapeur d’eau. La composition (en fraction molaire) de la poche de gaz. La profondeur à laquelle se trouve la nappe d’eau. Les enseignants 2
