Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1/4 Nom : |||||||||||||||| Numéro Examen : ||__

1/4 Nom : |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__| Numéro Examen : |__|__|__|__| Prénom : |__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__| CNE : |__|__|-|__|__|__|__|__|__|__|__| UNIVERSITE IBN ZOHR FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE AGADIR Filière : SMC3 - Module : M16 Chimie Descriptive & Diagramme de phases Examen : Session de Rattrapage 20/21 Durée : 1H 30 mn Instructions générales : L'épreuve est constituée de 4 pages et comporte deux parties indépendantes. Il est demandé de lire avec attention les questions posées et d'y répondre avec précision dans le cadre imposé. Toute réponse devra être clairement justifiée. Aucune réponse numérique ne sera acceptée sans l’expression littérale, l’application numérique et l’unité (si nécessaire). Partie I : ETUDE DU DIAGRAMME SOLIDE-LIQUIDE DU SYSTEME OR-PLOMB (10 points) Le diagramme de phases solide-liquide du système binaire Or- Plomb montre l’existence de deux composés définis : C1 et C2. Toutes les phases sont non miscibles à l’état solide. Le tableau suivant présente les points remarquables du diagramme de phases Au-Pb. Données : Masse atomique (g/mol) : M(Au)=197 ; M(Pb)=207 Point invariant P1 P2 E Au C1 C2 Pb % atomique en Pb 44 72 84 % molaire en Pb 0 33,33 66,67 100 Température (°C) 440 280 200 Température de fusion (°C) 1063 ------ ------- 320 Température de décomposition (°C) ------ 440 280 ------ 1°/ Quelles sont les formules des composés définis C1 et C2 ? Composé C1 : 0,5 pt C1 = AuxPby % Pb = 33,33% 0,3333= y/(x+y) et 0,6667= x/(x+y)  y/x =1/2  x=2 et y=1 donc C1 = Au2Pb Composé C2 : 0,5 pt C2 = AuxPby % Pb =66,67% 0,6667= y/(x+y) et 0,3333= x/(x+y)  y/x =2  x=1 et y=2 donc C2 = AuPb2 2/4 2°/ En assimilant les courbes de liquidus à des segments de droites, tracer sur la figure 1 l’allure du diagramme de phases du système Au-Pb. 9 * 0,25 pts 3°/ Indiquer sur le diagramme de la figure 1, les domaines où coexistent les phases (C 1 + liquide) et (C 2 + liquide). 2 * 0,25 pts 4°/ Représenter sur la figure 1, l’allure des triangles de TAMMANN. 3 * 0,25 pts 5°/ Quelle est la nature de fusion des composés définis C1 et C2 ? Composé C1 : fusion non congruente 0,25 pt Composé C2 : fusion non congruente 0,25 pt Un mélange solide constitué de 394 g d’or et 621 g de plomb est chauffé jusqu'à 900°C. Le mélange obtenu est ensuite refroidi lentement jusqu'à 200°C. 6°/ Déterminer la composition molaire de ce mélange en Pb et la nature du premier cristal obtenu lors du refroidissement. Composition du mélange : %Pb=100.[621/207/(621/207+394/197)] = 60% en Pb 0,5 pt La nature du premier cristal obtenu est : C1=Au2Pb 0,5 pt 7°/ Donner la température de disparition de la dernière goutte liquide ainsi que sa composition. T = 280 °C 0,5 pt Composition de la dernière goutte liquide est 72% en Pb 0,5 pt 8°/ Quelle est la composition molaire en Pb des phases obtenues à 200°C ? Les phases obtenues à T=200 °C sont C1(s) + C2(s) C1 : Au2Pb (33,33% en Pb) 0,25 pt C2 : AuPb2 (66,67% en Pb) 0,25 pt 9°/ Calculer les quantités en moles des phases obtenues à 200°C. . Pour calculer le nombre de moles de chacune des 2 phases, il suffit d’appliquer la règle des moments au point M (T=200°C et 60% at. Pb) Soit n1 le nombre de moles de (Au+Pb) constituant C1 et n2 le nombre de moles de (Au+Pb) constituant C2 . 0,5 pt Le nombre total de moles du mélange M est : nt = n1+n2= (621/207 + 394/197)=5 moles 0,5 pt nt/(66,67-60) = n1/(66,67-60) = n2/(60-33,33) n1 = 1 moles n2= 4 moles 2*0,5 pt Or : Une mole du composé défini C1=Au2Pb est constituée de deux moles de l’Au et une mole de Pb. Le nombre de moles de C1=Au2Pb est : n1 / 3 = 0,33 moles 0,25 pt Une mole du composé défini C2=AuPb2 est constituée d’une mole de l’Au et de deux moles de Pb. Le nombre de moles de C2=AuPb2 est : n2 / 3 = 1,33 moles 0,25 pt On peut également raisonner avec les pourcentages massiques : La masse totale du mélange est : mt=394+621=1015g mC1 = 200,5 g  nC1 = 0,336 moles mC2 = 814,5 g  nC2 = 1,33 moles Partie II : CHIMIE DESCRIPTIVE (10 points) A- Diagramme d’Ellingham (7 points) On considère l'aluminium et son oxyde Al2O3. Données : Tfus(Al) = 660°C ; ∆fusH°(Al)= 10 kJ.mol-1 Tfus(Al2O3)=2050°C ; ∆fusH°(Al2O3)=110 kJ.mol-1 Al2O3(s) Al(s) C (s) CO(g) O2(g) ∆fH°298 kJ.mol−1 -1700 0 0 -110 0 S°298 J.mol−1.K−1 51 27 6 197 205 3/4 1- Ecrire la réaction (1) d’oxydation de l'aluminium faisant intervenir une mole de dioxygène. 0,25 point Al(s) + O2 (g)     Al2O3 (s) (1) 2- Etablir l'expression de ∆rG°1(T), la variation d'enthalpie standard relative à la réaction (1), dans l'intervalle [300 K, 2000 K]. (3 points) L’aluminium existe dans 2 états : solide et liquide dans l'intervalle [300 K, 2000 K] par contre son oxyde est à l’état solide, donc on aura 2 domaines d’étude : ∆G°=∆H°-T∆S° */ 300≤T≤933K 4/3 Al (s) + O2 (g)     2/3 Al2O3 (s) ∆H°1a=2/3∆Hf°(Al2O3)-4/3∆Hf°(Al)-∆Hf(O2) ∆H°1a =2/3*(-1700)=-1133,3 kJ 0,25 point ∆S°1a =2/3*S(Al2O3)- 4/3*S(Al)-S(O2) ∆S°1a =2/3*(51)-4/3*(27)-205=-207 JK-1 0,25 point ∆G°1a =-1133,3+0,207T 0,5 point T(K) 300 933 ∆Go1a -1071,2 -940,2 */ 933≤T≤2000K 4/3 Al (l) + O2 (g)     2/3 Al2O3 (s) 0,5 point ∆H°1b = -4/3∆Hfus°(Al)+∆H°1a(s) ∆H°1b =-4/3*(10)-1133,3=-1120 kJ 0,5 point ∆S°1b =- 4/3∆Hfus°(Al)/933-∆S°(s) ∆S°1b =-4/3*(103)/933 + (-207)=-221,3 JK-1 0,5 point ∆G°1b =-1147+0,221T 0,5 point T(K) 933 2000 ∆G01b -940,2 -704,1 3- Tracer le graphe (1) correspondant à ∆rG°1(T). 2 x 0,5 point 4/4 4- Soit la réaction (2) : 2C(s) + O2(g)  2CO(g) (2) Etablir l'expression de ∆rG°2(T) sur l'intervalle [300 K, 2000 K]. ∆G°=∆H°-T∆S° ∆H°2=2∆Hf°(CO)- 2*∆Hf°(C)-∆Hf°(O2) ∆H°2=2*(-110)=-220 kJ 0,25 point ∆S°2=2S°(CO)- 2*S°(C)-S°(O2) ∆S°2=2*(197)-2*(24)-205=177 JK-1 0,25 point ∆G°2=-220-0,177T 0,25 point T(K) 300 2000 ∆G02 -273,1 -574 5- Tracer, sur la même figure, le graphe (2) correspondant à ∆rG°2(T). 0, 5 point 6- En exploitant la figure et, en justifiant votre réponse, le carbone peut-il réduire l'oxyde d'aluminium dans l'intervalle [300 K, 2000 K] ? 0,75 point Non le carbone ne peut pas réduire l'oxyde d'aluminium dans l'intervalle [300 K, 2000 K] puisque sa courbe est toujours au-dessus de celle de l’aluminium. 7- Calculer théoriquement la température à partir de laquelle la réduction de l'oxyde d'aluminium sera possible. La réduction de l'oxyde d'aluminium sera possible quand ∆G°1b(T) =∆G°2(T) : -1147+0,221T=-220-0,177T     T=2329K 0,75 point Cette température est hors du domaine d’étude. B- Engrais (3 points) On dispose d’un engrais de formule brute KH2PO4. Données : Masses molaires atomiques (en gmol-1) : K : 39,1 ; P : 31 ; O :16; H : 1 1- Quels sont les éléments fertilisants de cet engrais ? 0,25 point Les éléments fertilisants de cet engrais sont K et P 2- Est-ce un engrais simple ou composé ? Justifier. 0,25 point C'est un engrais composé parce qu’il contient deux éléments fertilisants. 3- Déterminer sa formule commerciale. * / Calcul du pourcentage du potassium dans cet engrais : %(K)= (m(K))/(M(engrais))*100 %(K)= (39,1)/(136,1)*100=28,73% 0,5 point * / Calcul du pourcentage du phosphore dans cet engrais : %(P)= (m(P))/(M(engrais))*100 %(P)= (31)/(136,1)*100=22,78% 0,5 point * / Calcul du pourcentage de K2O dans cet engrais : 1 mole de K2O --------------> 2 moles de K M(K2O) ------------------------> 2 M(K) %(K2O) ------------------------> %(K) %(K2O)=( %(K)*M(K2O) )/(2*M(K)) %(K2O)=( 28,73*94,2)/(2*39,1) %(K2O)=34.6% 0,5 point * / Calcul du pourcentage de P2O5 dans cet engrais : 1 mole de P2O5 -------------> 2 moles de P M(P2O5) ---------------------> 2 M(P) %(P2O5) -----------------------> %(P) %(P2O5)=( %(P)*M(P2O5) )/(2*M(P)) %(P2O5)=( 22,78*142 )/(2*31) %(P2O5)=52,2 % 0,5 point D’où la formule de cet engrais : 00–52–35. 0,5 point uploads/s3/ smc3-session-rattrapage-20-21-corrige.pdf