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Problème 2

(a) Dans le cristal de NaCl, NaX+\ce{Na+} et ClX−\ce{Cl-} forment chacun un réseau cubique à faces centrées ; les rayons ioniques sont r(NaX+)=0.102r(\ce{Na+}) = 0.102 nm et r(ClX−)=0.181r(\ce{Cl-}) = 0.181 nm. Donner les nombres d'ions NaX+\ce{Na+} et ClX−\ce{Cl-} par maille, leurs indices de coordination, et calculer la densité du cristal. (b) À partir des données de Born\–Haber \— ΔfH(NaCl(s))=−411\Delta_fH(\ce{NaCl(s)}) = -411, ΔsubH(Na)=+109\Delta_{sub}H(\ce{Na}) = +109, IE(Na)=+496IE(\ce{Na}) = +496, D(ClX2)=+242D(\ce{Cl2}) = +242, EA(Cl)=−349EA(\ce{Cl}) = -349 kJ mol−1^{-1} \— écrire l'étape de formation et la dissociation directe NaCl(s)→NaX+(g)+ClX−(g)\ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)}, puis calculer l'enthalpie de formation du réseau. (c) Le procédé Solvay réalise 2 NaCl+CaCOX3→NaX2COX3+CaClX2\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2} via le cycle : CaCOX3→ΔA+B\ce{CaCO3 ->[\Delta] A + B} ; NaCl+NHX3+B+HX2O→C+D\ce{NaCl + NH3 + B + H2O -> C + D} ; 2 C→ΔNaX2COX3+HX2O+B\ce{2C ->[\Delta] Na2CO3 + H2O + B} ; A+HX2O→E\ce{A + H2O -> E} ; E+2 D→CaClX2+2 HX2O+2 NHX3\ce{E + 2D -> CaCl2 + 2H2O + 2NH3}. Identifier les composés A\–E.
Étape 3 sur 3 : Intermédiaires de Solvay
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Intuition

L'ammoniac est le réactif recyclable façon catalyseur : il provoque la précipitation de NaHCOX3\ce{NaHCO3} et est régénéré par Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}.

A=CaO,B=COX2,C=NaHCOX3,D=NHX4Cl,E=Ca(OH)X2A = \ce{CaO},\quad B = \ce{CO2},\quad C = \ce{NaHCO3},\quad D = \ce{NH4Cl},\quad E = \ce{Ca(OH)2}
Analyse

La calcination donne CaO\ce{CaO} et COX2\ce{CO2} ; barboter COX2\ce{CO2} et NHX3\ce{NH3} dans la saumure précipite NaHCOX3\ce{NaHCO3} en laissant NHX4Cl\ce{NH4Cl} ; chauffer NaHCOX3\ce{NaHCO3} régénère COX2\ce{CO2} et produit NaX2COX3\ce{Na2CO3} ; l'extinction de CaO donne Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}, qui décompose NHX4Cl\ce{NH4Cl} et recycle NHX3\ce{NH3}.