CHIMIE

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Exercices
Applications directes du cours
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Quantité et fraction molaire
1 • Montrer que, dans un mélange, les fractions molaires
des différents constituants ne sont pas indépendantes les
unes des autres. En déduire une relation entre les variations
élémentaires de ces fractions. SOS
2 • Quelles sont les fractions molaires de dihydrogène et
de monoxyde de carbone CO, dans un mélange stœchiométrique
pour la réaction de synthèse du méthanol CH 3OH ?
Les mélanges suivants sont-ils stœchiométriques pour cette
réaction ? SOS
a. x(H 2) = x(CO) = 0,5 ;
b. x(H 2) = 0,4 ; x(CO) = 0,2 ; x(CH 3OH) = 0,4.
SOS : 1 • Utiliser le fait que la différentielle d’une constante
est nulle.
2 • Écrire l’équation de la réaction.
2
Pressions partielles
1 • Rappeler la définition de la pression partielle d’un gaz.
Exprimer la pression partielle d’un gaz parfait. Quelle relation
existe-t-il entre la pression totale et les pressions partielles
dans le cas d’un mélange idéal de gaz parfaits ?
Exprimer la pression partielle d’un gaz en fonction de la
pression totale.
2 • Application : Les pressions partielles des principaux
constituants de l’atmosphère vénusienne sont :
p(CO2) = 95 bar ; p(N 2) = 3,5 bar ; p(Ar) = 0,6 bar ;
p(O 2) = 0,3 bar. Calculer la pression totale et la masse
molaire moyenne de cette atmosphère. SOS
SOS : 2 • Calculer les fractions molaires. La masse molaire
moyenne cM d’un mélange est donnée par : cM = i
3
Quantité et fraction molaire
x i . M i.
1 • On considère que l’air est un mélange ne comportant
que du diazote et du dioxygène. Sachant que x(N 2) = 0,79,
déterminer la masse molaire moyenne de l’air. SOS
2 • On considère la combustion du propane en dioxyde de
carbone et eau. Écrire l’équation de la réaction. Quelle
doit être la fraction molaire initiale du propane dans un
mélange propane - dioxygène pour que ce mélange soit
stœchiométrique ? Quelle doit être cette fraction molaire
pour un mélange stœchiométrique propane-air ? SOS
SOS : 1 • La masse molaire moyenne cM d’un mélange est
donnée par : cM = xi . Mi. i
2 • Relier le rapport des fractions molaires au rapport des
quantités de matière.
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Utilisation de l’avancement
de réaction
On considère la réaction totale d’oxydation de l’ammoniac
par le dioxygène qui donne du monoxyde d’azote NO
et de la vapeur d’eau à partir d’un mélange comportant
initialement 18 mol d’ammoniac et 20 mol de dioxygène.
1 • Écrire l’équation de la réaction en faisant intervenir
les nombres stœchiométriques entiers les plus petits possibles.
Soit x l’avancement correspondant. Exprimer, en
fonction de x, la composition du système. Faire l’application
numérique pour x = 3,5 mol, puis x = 4,2 mol.
Conclure. SOS
2 • Quelle est la valeur maximale de x ? Quelle est la composition
du mélange réactionnel à la fin de la réaction ?
SOS
3 • Quelle quantité de dioxygène devrait comporter le
mélange initial pour être stœchiométrique ? SOS
SOS : 1 • Faire apparaître des nombres stœchiométriques
algébriques ; noter que les quantités de matière sont
toujours supérieures ou égales à 0.
2 • Chercher le réactif limitant.
3 • Dans un mélange stœchiométrique, les réactifs sont
dans les proportions stœchiométriques.
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Fraction molaire et avancement
1 • On considère la réaction de déshydrogénation de
l’heptane C 7H 16 en toluène C 6H 5–CH 3 qui a lieu à une
température suffisamment élevée pour que tous les constituants
soient gazeux.
a. Écrire l’équation de la réaction en faisant intervenir les
nombres stœchiométriques entiers les plus petits possibles.
b. Exprimer, en fonction de x, la composition du système,
puis les fractions molaires des différents constituants.
2 • On considère la réaction de pyrolyse du méthane qui
donne du noir de carbone solide et du dihydrogène.
a. Écrire l’équation de la réaction en faisant intervenir les
nombres stœchiométriques entiers les plus petits possibles.
b. Exprimer, en fonction de x, la composition du système,
puis les fractions molaires, dans la phase gazeuse. SOS
SOS : Écrire l’équation et faire un tableau des quantités
de matière des différents constituants en fonction de ξ.
Préciser leur état physique. Exprimer la quantité totale
de matière gazeuse en fonction de ξ.