2015-16
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Données : En J K-1 mol-1 : Cp(H2O ,liq) =75,3 ; Cp(H2O,s)=35,0 ; fusH(273,15) = 6,012 kJ mol-1.
Tfus(1bar) = 273,15 K, M(H2O) = 18,0 g mol-1, R = 8,314 J mol-1 K-1.
Exercice 8 - Le potentiel chimique du corps pur
L’enthalpie libre molaire (potentiel chimique) d’une espèce pure est notée µ*(T,P) à la température T et la
pression P.
1. Quelle est la loi de variation de µ*(T,P) avec T, à pression constante ?
2. Représenter l’allure du graphe µ*(P) = f(T) en tenant compte du passage de l’état solide à l’état
liquide. Donner la signification de la température de fusion Tfus et de la température d’ébullition
Teb.
3. Quelle est la loi de variation de µ*(T,P) avec P, à température constante ?
4. a. On considère un composé A sous forme liquide à 25°C de masse molaire 32,0 g mol-1 et de masse
volumique (supposée indépendante de la pression P) : = 0,786 g cm-3. Calculer la variation du
potentiel chimique de A à 25°C si l’on augmente la pression imposée de 2 bars.
b. A 90°C, le composé A est un gaz dont le comportement est supposé parfait. Calculer la variation
du potentiel chimique de A à 90°C si l’on augmente la pression imposée de 2 bars (initialement ce
gaz était sous 1 bar).
Exercice 9 - Mélange idéal : exemple bromure d’éthyle – 1,2-dibromopropane *
Le bromure d’éthyle (C2H4Br2) (1) et le dibromopropane (C3H6Br2) (2) forment une série de solutions idéales
dans tout le domaine de composition.
A 85°C, les pressions de vapeur des deux liquides purs sont respectivement de 173 et 127 mmHg.
1. Représenter sur le même graphe les variations de P1, P2 et PT respectivement pressions partielles de
(1) et (2) et pression totale, en fonction de x1, fraction molaire de 1 en phase liquide à 85°C.
2. Si 10 g de (1) sont dissous dans 80 g de (2) calculer la pression totale au-dessus de la solution à 85°C.
On admettra que la composition de la phase liquide n’est pas modifiée par la formation de la phase
vapeur, c’est-à-dire que les volumes de la phase vapeur sont très faibles.
3. Calculer la composition de la phase vapeur en équilibre avec la solution précédente. On notera y1 le
titre molaire de (1) en phase vapeur.
4. Quelle serait la fraction molaire de (1) dans la solution à 85°C en équilibre avec un mélange
équimolaire de (1) et de (2) en phase vapeur ?
5. Quelle a-t-on à l’équilibre liquide – vapeur ? En déduire l’expression du potentiel chimique du
constituant i dans la phase liquide.
6. On considère le mélange de fraction molaire x2 = 0,4, calculer melGM melHM melSM.
Conclure.
Données : masses molaires en g/mol : C =12 ; H = 1 et Br = 80
Exercice 10 : Etude du carbonate de calcium solide *
La calcite et l’aragonite sont deux variétés allotropiques du carbonate de calcium hydraté.
1 a Quelle est la variété cristalline stable à 25°C sous la pression de 1 bar ?
1 b A quelle température l’équilibre de transition pourrait-il être observé sous la pression de 1 bar ? Quel
serait alors l’effet d’une augmentation de T, sous la pression constante de 1 bar.
2) A partir de quelle valeur de la pression, l’autre variété allotropique deviendra-t-elle stable à 25°C ?