MP 2020-2021 Parc des loges
Devoir surveillé n°4 B
I. Atomistique
1. Rappeler les règles permettant d’établir la structure électronique d’un élément chimique. Donner la structure électronique du brome (Z=35)
2. Où se place cet élément dans la classification périodique des éléments (colonne, ligne) ? Quel est le nom de la famille à laquelle cet élément appartient ? Citer deux autres éléments de cette famille.
3. Avec le fluor (Z=9), le brome forme diverses molécules de type BrFn avec n6 6. Préciser les valeurs den possible. Donner leur structure de Lewis. Y’a-t-il des composés FBrn? Justifier.
4. La molécule obtenue pour n= 1 est-elle le fluorure de brome ou le bromure de fluor ? Justifier.
5. Donner une représentation de Lewis pour le cation BrF+2.
6. Le 1,2 dibromoéthène BrHC=CHBr présente deux isomères A et B. Ecire leur formule de Lewis.
7. Prévoir quel isomère sera polaire sachant que seule la liaison C-Br présente un moment dipolaire.
II. Pompe à chaleur
Attention : il y a une erreur d’énoncé question 13. Il faut remplacer T3 par T4! On rappelle que pour un système fermé homogène à l’équilibre, dU = TdS−pdV
1
MP 2020-2021 Parc des loges
3
MP 2020-2021 Parc des loges
III. Résolution de problème
Estimer la puissance d’une antenne wi-fi pour qu’elle respecte les normes en vigueur.
Estimer alors le DAS d’un tel dispositif.
On rappelle que ε0 = 8,85.10−12 F.m−1.
5
CO H2O CH4 H2
∆fG0 en kJ.mol−1 -137,2 -228,6 -50,3 0
∆fH0 en kJ.mol−1 -110,5 -241,8 -74,4 0 On rappelle que pour une grandeur extensive X, ∆rX0 =P
i
νi∆fX0i (conséquence de la loi de Hess).
1. Définir la grandeur ∆fH0 et justifier sa valeur pour H2(g).
2. Dans le cas général, calculer la variance de cet équilibre.
3. Calculer à 298 K les grandeurs standard de réaction ∆rH0, ∆rS0 et ∆rG0 associées à cet équilibre.
Pouvait-on prévoir le signe de∆rS0?
4. Calculer la constante d’équilibre à cette température.
5. Etudier l’influence d’une augmentation de température à pression constante ainsi que l’augmentation de pression à température constante sur le rendement en dihydrogène. On justifiera les réponses.
La réaction est réalisée en présence d’un catalyseur à base de nickel à la température de 1073 K sous la pression standard.
6. Calculer la valeur de la constante d’équilibre à 1073 K.
7. Le taux de conversion α du méthane est la proportion de méthane transformé à l’équilibre. Etablir la relation entreα et la constante de réaction si on part d’un mélange équimolaire de CH4 etH2O.
8. Calculer les pressions partielles (toujours en partant d’un mélange équimolaire de CH4 etH2O).
9. Etudier l’influence d’un ajout d’eau à pression et températures constantes sur le rendement en dihy- drogène.
V. température de flamme
On étudie la réaction totale de combustion de l’acétylène C2H2(g) (réaction avec le dioxygène) en eau et dioxyde de carbone. Cet exercice est à traiter sans calculatrice (ce qui explique que les données soient approchées).
On donne à 298 K :
espèces CO2(g) H2O(g) C2H2(g) O2(g) N2(g)
∆fH0 en kJ.mol−1 -390 -240 230 0 0
C0pm(J.K−1.mol−1) 40 40 40 30 30
Les gaz entrent dans le réacteur à 298 K et on introduit une mole d’acéthylène avec 12,5 mole d’air (contenant 20% deO2 et 80% de N2).
1. Ecrire la réaction avec un coefficient stoechiomètrique algébrique de l’acéthylène égal à -1.
