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Synthèse du méthanol.
On considère la réaction de synthèse du méthanol :
CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g).
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CO(g)
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H2(g) |
CH3OH(g) |
enthalpie standard de formation DfH° ( kJ / mol)
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-111
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0
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-201
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entropie standard S° ( J K-1 mol-1 )
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198
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131
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240
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Constante des gaz parfaits R = 8,31 SI.
Calculer l'enthalpie standard DrH° de la réaction.
DrH° = DfH°(CH3OH(g)) - 2DfH°(H2(g)) -DfH°(CO(g)).
DrH° =-201-(-111) = -90 kJ/mol = -9,0 104 J /mol.
Calculer la variation d'entropie standard DrS° de la réaction.
DrS° = S°(CH3OH(g)) - 2S°(H2(g)) -S°(CO(g)).
DrS° =240 -2*131-198= -220 J K-1 mol-1.
Calculer l'enthalpie standard DrG° de la réaction à 298 K.
DrG° = DrH° -T DrS° = -9,0 104 -298*(-220) = -2,444 104~ -2,44 104 J/mol.
Préciser pour les deux affirmations suivantes si elles sont fausses ou exactes. Justifier brièvement.
- La réaction est exothermique dans le sens direct. ( vrai ).
DrH° est négatif : la réaction est exothermique dans le sens direct.
- La réaction dans le sens direct s'accompagne d'une augmentation du désordre du système. ( faux)
DrS° est négatif et le nombre de molécules finales est inférieur aux nombre de molécules initiales.
Calculer la constante d'équilibre K à 298 °K et conclure.
DrG° = -RT ln K ; ln K = -DrG° / (RT ) = 2,444 104/ (8,31*298) =9,87 ; K = 1,9 104.
K est grande : la réaction est totale dans le sens direct.
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Le chlorure de vinyle.
La molécule de chlorure de vinyle a pour formule semi-développée CH2=CHCl.
Donner son nom en nomenclature officielle.
Chloroéthène.
Donner la configuration électronique des atomes d'hydrogène, de carbone et de chlore.
H : 1 électron K1 ; C : 6 électrons K2L4 ; Cl ( Z= 17) : 17 électrons K2L8 M7.
Calculer le nombre total nd de doublets liants et non liants.
H : 1 doublet liant ; C : 4 doublets liants ; Cl : 1 doublet liant et 3 doublets non liants.
4 liaisons de covalence à partir de chaque carbone soit 6 doublets de liaisons
Ajouter à cela 3 doublets non liants autour du chlore.
En déduire la structure de Lewis de la molécule.
La molécule présente-telle l'isomérie Z-E ? Justifier.
Non : l'un des atomes de carbone doublement liés possède les mêmes groupes H2C.
Ecrire une formule mésomère du chlorure de vinyle.
La synthèse du chlorure de vinyle peut se faire à partir de l'éthylène en deux étapes :
- Réaction de l'éthylène avec le dichlore
- élimination de chlorure d'hydrogène HCl par chauffage à 800 K sous une pression de 25 bars.
Ecrire les deux équations de réaction de préparation du chlorure de vinyle à partir de l'éthylène.
C2H2 + Cl2 = CH2Cl - CH2Cl.
CH2Cl - CH2Cl = CH2=CHCl + HCl.
Donner le mécanisme de la première étape.
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Ecrire la réaction de polymérisation du composé H2C=CHCl.
S'agit-il d'une polycondensation ou d'une polyaddition ?
Polyaddition.
La masse molaire moyenne d'un échantillon de PVC est de 150 000 g/mol. Déterminer son indice de polymérisation.
Masse molaire du monomère : M(C2H3Cl) = 2*12+3+35,5 = 62,5 g/mol.
Indice de polymérisation : 150 000 / 62,5 ~2,4 103.
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