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Problème 4

Un récipient de 5,0 dm3^3 a été rempli d'éthane à 300 K et 101,325 kPa, scellé puis chauffé. Les pressions mesurées sont : à 300 K : 101,3 kPa (théorique p′=101,3p'=101{,}3 kPa) ; à 500 K : 169,8 kPa (p′=168,7p'=168{,}7 kPa) ; à 800 K : 276,1 kPa (p′=269,9p'=269{,}9 kPa) ; à 1000 K : 500,7 kPa (p′=337,4p'=337{,}4 kPa). (a) Expliquer pourquoi la pression mesurée dépasse p′p' à haute température et écrire l'équation de la réaction. (b) Calculer le taux de conversion α\alpha et la constante d'équilibre KpK_p à 800 K et 1000 K. (c) Par l'équation de van 't Hoff, calculer l'enthalpie moyenne de réaction ΔH∘\Delta H^\circ entre 800 K et 1000 K. (R=8,314R = 8{,}314 J mol−1^{-1} K−1^{-1})
Étape 3 sur 4 : Constantes d'équilibre
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Kp=p(CX2HX4) p(HX2)p(CX2HX6)=α21−α2 p  [or α21−α p′]K_p = \dfrac{p(\ce{C2H4})\,p(\ce{H2})}{p(\ce{C2H6})} = \dfrac{\alpha^2}{1 - \alpha^2}\,p \;\left[\text{or }\dfrac{\alpha^2}{1 - \alpha}\,p'\right]
Analyse

Pressions partielles : p(CX2HX4)=p(HX2)=α p′p(\ce{C2H4}) = p(\ce{H2}) = \alpha\,p', p(CX2HX6)=(1−α)p′p(\ce{C2H6}) = (1 - \alpha)p'. À 800 K : Kp=0,146K_p = 0{,}146 kPa. À 1000 K : Kp=153,2K_p = 153{,}2 kPa.