Thermodynamique.

Loi de Le Châtelier

Répondez sans faire de calcul !

Question

Pour augmenter la conversion de la réaction de décomposition de l'eau (en hydrogène et oxygène), doit-on :

  • augmenter ou diminuer la température ?

  • augmenter ou diminuer la pression ?

Indice

Il suffit d'appliquer les règles relatives à l'effet de la température et de la pression, en utilisant les résultats des exercices précédents. Même si la valeur de la chaleur de réaction n'est pas donnée pour la décomposition de l'eau, chacun sait que la réaction inverse (combustion de l'hydrogène avec l'oxygène) est fortement exothermique...

Solution

Réaction de décomposition de l'eau : la combustion de l'hydrogène étant très exothermique, la décomposition de l'eau en hydrogène et oxygène est fortement endothermique. Si on veut déplacer la réaction dans le sens endothermique (qui tendrait à diminuer la température), il faut imposer une augmentation de la température.

La réaction se fait en phase gaz, et deux moles de vapeur d'eau sont remplacées par deux moles d'hydrogène et une mole d'oxygène : la réaction dans le sens direct a donc tendance à augmenter le volume (ou à augmenter la pression si le volume est maintenu constant). Pour déplacer la réaction dans ce sens direct, il faut donc baisser la pression (c'est ce que montre d'ailleurs l'équation vue lors de l'exercice sur la Décomposition thermique de la vapeur d'eau[1].)

Question

Même question pour augmenter la conversion de la réaction d'éstérification de l'éthanol avec l'acide acétique.

Solution

Réaction d'estérification : nous avons vu qu'il s'agit d'une réaction exothermique : pour déplacer la réaction dans le sens direct, il faut donc baisser la température.

Attention

En baissant la température, on augmente la production d'ester et d'eau à l'équilibre. Par contre, la vitesse à laquelle cet équilibre est atteint diminue aussi : à basse température, la réaction est en fait limitée par la cinétique...

Par contre, la réaction consomme 2 moles de réactif pour fabriquer deux moles de produit : il n'y a donc pas de variation de volume liée à la réaction, que ce soit en phase liquide ou en phase vapeur. La pression n'aura donc pas d'effet sur l'équilibre (la pression est d'ailleurs éliminée des équations d'équilibre et , vue lors de l'exercice sur l'Estérification[2]).

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Jacques Schwartzentruber (EMAC) Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)