Correction des questions 1 à 8 du sujet CCP - PC Chimie 2
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- Raoul Lavoie
- il y a 6 ans
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1 Correctio des questios à 8 du sujet CC - C Chimie Réalisée par B. Louchart, professeur de hysique-chimie au lycée ierre de la Ramée de ait-queti ( et colleur e Maths up CI et Maths pé C das ce même lycée A. Étude de quelques aspects de la chimie de l'uraium et de ses composés I. Les pricipaux mierais d'uraium. Leurs oyaux ot le même ombre de protos (9, mais des ombres de eutros différets 5 8 (5 9 pour 9 U, pour 9 U. Les atomes correspodats ot le même ombre d'électros, doc ils possèdet les mêmes propriétés chimiques. Il 'est doc pas possible de les différecier par leurs propriétés chimiques.. D'après la règle de Klechkowski, la cofiguratio électroique de l'uraium est : s s p 6 s p 6 s d p 6 5s d 5p 6 6s f 5d 6p 6 7s 5f c'est-à-dire (R 7s 5f il y a 6 e de valece et le ombre d'oxydatio maximal de l'uraium est + VI Quad il est au degré d'oxydatio + VI, l'uraium a la même structure électroique que le rado (gaz oble, doc il est plus stable.. our UO :.o.(u +.o.(o.o.(u.o.(o ( II + IV our UO :.o.(u +.o.(o.o.(u.o.(o ( II + VI our UO8 :.o.(u + 8.o.(O.o.(U o.(O 8 ( parmi les trois U, deux sot au degré d'oxydatio +VI et le ème est au degré +IV 6
2 . couple UO (s / UO8 (s UO8 (s + O (g 6 UO (s ( 6 (UO(s (UO8(s r H 6 ( ( kj.mol (O(g 6 r m (UO(s m (UO8(s J.K.mol m (O(g (T T. 9 +,89 T (e kj. mol r H r couple UO (s / UO8 (s UO (s + O (g UO8 (s ( (UO8(s (UO(s r H 575 ( 85 kj.mol (O(g r m (UO8(s m (UO(s J.K.mol m (O(g (T T. +,56 T (e kj. mol r G r H r couple UO (s / U (s U (s + O (g UO (s ( r H H (UO(s H (U(s H f f f 85 kj.mol r (UO(s m J.K.mol m (U(s m (O(g (O(g rg (T r H T. r 85 +,77 T (e kj. mol
3 UO (s ( U O 8 (s ( UO (s ( U (s 5. Étudios les différetes réactios possibles. UO (s iterviet das les réactios ( et (. réactio : U (s + O (g UO (s G a UO r rg + RT l Q rg + RT l a a D'après le diagramme d'elligham précédet, pour T < K, < rg < rg U O RT l UO (s 'est pas réduit e U O G r rg car O bar réactio : r G UO (s + O (g UO8 (s + RT l Q + RT l r G r G O G G car r r O bar
4 D'après le diagramme d'elligham précédet, pour T < K, G < G r r < la réactio a lieu das le ses direct : UO (s est oxydé e UO8 (s Étudios s'il reste sous cette forme ou s'il est oxydé à so tour e UO (s selo la réactio ( : UO8 (s + O (g 6 UO (s + RT l Q + RT l O G < si r G r < si 9 +,89 T < 9 si T <,89 si T < 6 K UO8 (s est doc oxydé e UO (s si T < 6 K G G car r r O bar Fialemet, si o chauffe de l'uraiite UO (s sous ue pressio de dioxygèe de bar, o obtiet : - du trioxyde d'uraium UO (s pour T < 6 K - du trioxyde d'uraium UO (s et de la pechblede UO8 (s pour T 6 K - de la pechblede UO8 (s pour 6 K < T < K 6. rg (T 6,7 T (e kj. mol rg + RT l Κ K RT (K e r G rg ( K 6,7, kj.mol e 8,,5 Qr,éq a a CH a a H H O CH H H O H CH H O ( CH (g + HO (g (g + H (g total gaz EI EF ( η ( η η η ( + η
5 total gaz η (+ η η (+ η De même, H η (+ η η (+ η O CH H ( η (+ η η (+ η O obtiet doc : Qr,éq η η (+ η (+ η η ( + η ( 7η ( + η ( η ( 7η ( η car bar À l'équilibre, le quotiet de réactio est égal à la costate d'équilibre. Qr,éq K (K 7η ( η,5 7 η 5 ( η 7 η 5 ( η car η η η 5, η,76 À T K et sous ue pressio bar, 76 % du méthae est trasformé à l'équilibre. 7. couple HO (l / H (g H (g+ O (g HO (g ( rh f H (HO (g ( 8 kj.mol f H (H(g f H (O(g r m (HO (g m (H(g J.K.mol m (O(g rg (T T. 8 +,89 T (e kj. mol rh r
6 Afi de tracer la droite sur le diagramme, détermios les valeurs de (9 K 8 +,89 9 kj. mol rg ( K 8 +,89 86 kj. mol rg rg à 9 K et K : UO (s ( U O 8 (s ( UO (s H O (l H (g UO (s ( U (s À K, Les domaies de UO (s et H (g sot disjoits UO (s est réduit par H (g e UO8 (s H (g est e excès, doc tout le UO (s est trasformé e UO8 (s Les domaies de UO8 (s et H (g sot disjoits UO8 (s est réduit par H (g e UO (s H (g est e excès, doc tout le UO8 (s est trasformé e UO (s Le domaie de UO (s a ue partie commue avec celui de H (g UO (s 'est pas réduit e U. La phase solide obteue à l'équilibre est doc UO (s La variace du système est : v C + Φ r + Or o a fixé paramètres : la température et les pressios partielles e H et e HO. O e déduit que la pressio partielle de dioxygèe e peut doc pas être quelcoque.
7 8. UO (g + H (g U (s + HO (g (5 Cette équatio (5 peut s'obteir à partir des équatios ( et ( : UO (s U (s + O (g ( H (g + O (g HO (g ( UO (g + H (g U (s + HO (g (5 ( ( O a aisi : G (T rg (T G r (T ( 8 +,89 T ( 85 +,77 T 6,88 T (e kj. mol G ( K 6,88 5 kj. mol H O G (T G (T + RT l Q G (T + RT l H G (T + RT l H O H our que cette réductio soit réalisable, il faut que rg 5 ( K < que 5 + 8, l que l H O < 5 8 H O < que que < 8 O H 5 e H O <, bar Cette pressio partielle maximale est extrêmemet faible. Elle sera doc dépassée e présece d'ue quatité, même très faible, d'eau (déjà là au départ ou formée s'il y avait u début de réductio de UO (s e U(s, selo l'équatio 5. Obteir ue pressio partielle e eau iférieure à cette valeur et la maiteir pedat toute l'opératio 'est doc pas réalisable.
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