Problème 2Le pont entre le Danemark et la Suède. L'ouvrage tunnel–pont reliant Copenhague à Malmö utilise béton et acier ; ce problème porte sur les réactions liées à leur production et leur dégradation. Le béton est fait de ciment, d'eau, de sable et de gravillons. Le ciment contient surtout des silicates et aluminates de calcium ; on ajoute du gypse CaSOX4⋅2HX2O en fin de fabrication pour améliorer la prise. Les températures élevées peuvent former l'hémihydrate indésirable : CaSOX4⋅2HX2O(s)CaSOX4⋅21HX2O(s)+23HX2O(g). Données thermodynamiques à 25∘C, 1.00 bar — CaSOX4⋅2HX2O(s) : ΔHf∘=−2021.0 kJ mol−1, S∘=194.0 J K−1 mol−1 ; CaSOX4⋅21HX2O(s) : −1575.0, 130.5 ; HX2O(g) : −241.8 kJ mol−1, 188.6 J K−1 mol−1. R=8.314 J mol−1 K−1 ; 0∘C=273.15 K. (2.1) Calculer ΔH∘ pour la transformation de 1.00 kg de CaSOX4⋅2HX2O(s) en hémihydrate ; la réaction est-elle endo- ou exothermique ? (2.2) Calculer la pression de vapeur d'eau (bar) à l'équilibre dans un récipient clos contenant CaSOX4⋅2HX2O(s), CaSOX4⋅21HX2O(s) et HX2O(g) à 25∘C. (2.3) Calculer la température à laquelle la pression de vapeur d'eau d'équilibre vaut 1.00 bar, en supposant ΔH∘ et ΔS∘ indépendants de T. La corrosion du fer fait intervenir Fe(s)FeX2+(aq)+2eX− et OX2(g)+2HX2O(l)+4eX−4OHX−(aq). On considère la pile Fe(s)∣FeX2+(aq)∣∣OHX−(aq),OX2(g)∣Pt(s) à 25∘C, avec E∘(FeX2+/Fe)=−0.44 V et E∘(OX2/OHX−)=+0.40 V ; RTln10/F=0.05916 V, F=96485 C mol−1. (2.4) Calculer la force électromotrice standard. (2.5) Écrire la réaction globale de décharge. (2.6) Calculer la constante d'équilibre à 25∘C. (2.7) La pile débite 0.12 A pendant 24 h dans les conditions standard ; calculer la masse de Fe convertie en FeX2+. (2.8) Calculer E pour [FeX2+]=0.015 M, pH de la demi-pile droite 9.00, p(OX2)=0.700 bar.Solutions: 1