1-3

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GCI 190 Chimie

Devoir 2 1-3

CONSIGNES :

a) Ce travail est réalisé en équipe de 4 personnes (et 1 équipe de 3). Remettre 1 seule copie par équipe;

b) Vous devez le remettre, au plus tard le 21 février 2013 avant 16h00, dans le casier sous le pigeonnier situé au local C2-2010.

QUESTION 1 (2 points)

Une molécule est constituée (sur une base massique) de 21.7% de lithium, de 75% de carbone et de 3.16%

d’hydrogène. Quelle est la formule chimique du composé? Quel type de composé est-ce? Écrivez la structure de Lewis de la molécule.

QUESTION 2 (1 point)

Écrivez la structure de Lewis du SO₂Cl₂, sachant que le soufre est l’atome central. Est-ce que la molécule obtenue est polaire?

Depuis une vingtaine d’années la diminution de la couche d’ozone (O₃) dans la stratosphère préoccupe les scientifiques. Ces derniers supposent que l’ozone stratosphérique réagit avec le monoxyde d’azote provenant des avions qui volent à très haute altitude. La réaction impliquée dans la disparition de l’ozone est

𝑂₃+𝑁𝑂 → 𝑂₂+𝑁𝑂₂

a) Si 0.70 g d’ozone réagit avec 0.63 g d’oxyde d’azote, quelle est la masse de dioxyde d’azote produite?

b) Quel est le réactif limitant?

c) Calculez le nombre de moles de réactif en excès restant à la fin de la réaction QUESTION 4 (2 points)

La nitroglycérine (C₃H₅N₃O₉) est un puissant explosif. Sa décomposition est présentée par l’expression suivante : C₃H₅N₃O₉→ N2 + CO2 + H2O + O2

Cette réaction génère une grande quantité de chaleur et beaucoup de produits gazeux. C’est la formation soudaine de ces gaz, accompagnée de leur expansion rapide qui produit l’explosion.

a) Quelle est la masse maximale de dioxygène que l’on peut obtenir à partir de 2,20 X 10² g de nitroglycérine?

b) Calculez le pourcentage de rendement de la réaction si la quantité de dioxygène formée est de 6.55 g.

QUESTION 5 (1 point)

Donnez trois structures de résonance de l’ion isocyanate (NCO^-). Classez-les par ordre d’importance (ou la plus vraisemblable sera la plus importante).

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GCI 190 Chimie

Devoir 2 2-3

En tant qu’ingénieur civil spécialisé en géotechnique environnementale, vous concevez une barrière d’oxydation passive du méthane au-dessus d’un lieu d’enfouissement technique. À l’intérieur de cette barrière, il y a des microorganismes qui oxydent le méthane (CH₄) émis par le site en utilisant le dioxygène présent dans l’air. La Figure 1 représente ce phénomène.

Figure 1 : transformation du méthane dans le sol de recouvrement d’un lieu d’enfouissement (tirée de Askri, 2008)

Quelle est l’équation chimique équilibrée représentant l’oxydation (la combustion) du méthane par des microorganismes méthanotrophes? Quel est l’état de chacune des molécules (gazeux, liquide, solide)?

Vous estimez que votre barrière traitera 750 kg de méthane par jour. Quelle quantité minimale d’oxygène votre système devra-t-il utiliser?

En supposant que votre système a un pourcentage de rendement de 75% et sachant que seulement 1500 kg/jour de dioxygène peuvent diffuser à l’intérieur de votre barrière, quelles seront les émissions annuelles de CH₄ et de CO₂?

L’acétonitrile (𝐶₃𝐻₃𝑁 ) est un liquide incolore, d'odeur sucrée très utilisé en tant que solvant dans différentes applications industrielles. Il est produit via la réaction du propylène, de l’ammoniac et de l’air (voir éq. 1).

𝐶3𝐻6+𝑁𝐻3+𝑂2→ 𝐶3𝐻3𝑁 +𝐻2𝑂 (Éq.1)

Le procédé permettant la production de l’acétonitrile est constitué d’un réacteur dans lequel la réaction a lieu et d’une unité de purification [séparant physiquement l’acétonitrile des impuretés] (voir Figure 1). Ce réacteur est alimenté avec 100 moles/heure de réactifs. La composition molaire de cet intrant est donnée à la figure 2.

Méthane émis Méthane oxydé méthanotrophes

Méthane migration

Méthane récupéré

puits Énergie

flamme

Production de méthane O₂

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GCI 190 Chimie

Devoir 2 3-3

Réacteur

Unité de purification

Alimentation du réacteur : 100 mol/h 10% molaire = C3H6

12% molaire = NH3 16.4% molaire = O2 61.6%molaire = N2

Acétonitrile + impuretés Impuretés + acétonitrile

Figure 2. Schéma simplifié de production de l’acétonitrile

a) Sachant que le rendement de la réaction (vs le réactif limitant) est de 30%, veuillez déterminer la composition massique du fluide qui entrera dans le purificateur.

b) L’unité de purification sert à éliminer les réactifs (considérés comme des impuretés) qui n’ont pas réagi et l’eau de l’acétonitrile. Cette unité est en mesure d’éliminer 90% (massique) de chacune des impuretés. Elle retient également 2% (massique) de l’acétonitrile produit par le réacteur. Quel sera le débit massique de la solution d’acétonitrile purifiée sortant de cette unité ? Quelle sera sa composition massique? (Note : le pourcentage massique de chaque molécule correspond au débit massique de cette molécule divisé par le débit massique total sortant).