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Université du Maine - Faculté des Sciences
Examen – Thermodynamique – Septembre 2001
UNIVERSITE DU MAINE
Faculté des Sciences
Année Universitaire 2000-2001
2ème session
LICENCE DE CHIMIE
Module LCU1
Thermodynamique (2h)
I - On considère la solution supposée idéale benzène(1)-toluène(2). Les pressions de vapeur des 2 liquides purs varient avec la
température comme suit :
70
547
231
T (°C)
P°1 (mmHg)
P°2 (mmHg)
75
644
280
85
880
410
90
1021
492
1°) Redonner la loi de variation de la pression de vapeur d’un liquide pur en fonction de la température. Déterminer
graphiquement l’enthalpie de vaporisation du benzène.
2°) Rappeler la loi régissant le comportement des solutions idéales. Exprimer la pression de vapeur totale Pt de la
solution en fonction de x1, fraction molaire de benzène. Tracer alors les quatre isothermes Pt = f(x1).
3°) Démontrer que les fractions molaires du liquide xl1 et de la vapeur xv1 en équilibre sont données par les relations:
xl1 =
Pt − P2o
xv 1 =
P1o − P2o
P1 ° Pt − P2o
Pt (P1o − P2o )
Calculer xl1 et xv1 pour Pt = 760 mmHg à 85°C, puis 90°C.
4°) Le graphe donné en annexe présente le diagramme de phase isobare du binaire benzène-toluène à la pression
atmosphérique.
a) Indiquer sur le graphe quelles sont les phases présentes dans les différents domaines.
b) Retrouver sur le graphe les compositions calculées au 3°).
c) On effectue une distillation fractionnée d’un mélange liquide tel que x1 = 0,4. Qu’obtiendra-t-on dans le distillat ?
Conclure quant à la possibilité de séparer deux liquides formant une solution idéale.
II – Température de flamme.
On fait brûler du méthane en présence de la quantité convenable d'air entrant à 25°C et à la pression
atmosphérique. Calculer la température théorique de flamme (température atteinte par les gaz).
a) si tout le méthane est brûlé,
b) si seulement 80% en volume du méthane est brûlé.
Données :
∆fH° (kJ mole-1)
à 298K
CH4 (g)
-74,8
31,4
20,9
CO2 (g)
-393,5
32,2
22,2
27,2
4,2
34,3
2,1
28,0
4,2
O2 (g)
H2O (g)
N2 (g)
-241,8
-
Cp = A + B.10-3T J K-1 mole-1
A
B
On considère que le système est parfaitement isolé, l'air contient 80% de N2 , 20% de O2.
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Examen – Thermodynamique – Septembre 2001
III – Electrochimie
La fem standard de la pile Ag(s) | AgCl(s) | Pt, Cl2 vaut E° = 1,13 V à 25°C et son coefficient de
température ∂E = −6,0 × 10− 4 V K −1
∂T
1°) Ecrire l’équation de fonctionnement de la pile
2°) Que vaut sa f.e.m lorsque P(Cl2) = 0,01 atm ? Comment varierait la fem de la pile si l’on
remplaçait l’argent par un alliage ?
3°) Calculer l’entropie et l’enthalpie standard de formation de AgCl à 298K.
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Examen – Thermodynamique – Septembre 2001
Diagramme d’équilibre liquide-vapeur
du binaire toluène-benzène
105
P=
température (°C)
100
95
90
85
80
0
0.2
0.4
0.6
fraction molaire de benzène
0.8
1