probleme exercice chimie

On se propose d’expliquer les conditions choisies industriellement pour la pro-
duction du silicium. Celle-ci met en œuvre la réduction de la silice par le carbone,
dans un four électrique à arc, à une température de l’ordre de 1 700 ˚C. La dif-
ficulté principale tient à ce que l’on doit éviter la formation de carbure SiC, ce
qui conduit à traiter dans le four un mélange dosé de sable (SiO2)etdecoke
(carbone).
Données : Tfus (Si) =1 410 ˚C ; Teb(Si) =2 355 ˚C.
a. Rappeler en quoi consiste l’approximation d’Ellingham.
b. Considérant le diagramme d’Ellingham du silicium et du carbone, représenté
sur la figure 4.1, justifier le choix du carbone comme réducteur.
c. Trouver le domaine de température utilisable.
-300
1 000
(3)
(1)
(2) SiO2/Si
2 CO / 2 C
TK()
D
r
G° (kJ.mol )
-1
A
1 500 2 000
-400
-500
-600
-700
a. Dans l’approximation d’Ellingham, on considère que la variation d’enthalpie stan-
dard DH˚ et la variation d’entropie standard DS˚ sont indépendantes de la tempé-
rature T.
b. Nous savons que tout oxyde peut être réduit par un composé dont la droite d’El-
lingham se situe en dessous de la sienne, ce qui est le cas du carbone pour l’oxyde
de silicium.
c. Cette réduction de l’oxyde de silicium par le carbone est réalisable jusqu’à une
température de 1 750 K. En effet, au-delà, les droites s’inversent et la réaction
n’est plus possible.