Binaires. M (g/mol) 78, ,211

Transcription

1 1 ) Le benzène (B) et le diphényle (D) forment des solutions idéales à l état liquide, par contre les solides ne sont pas miscibles. a) Déterminer la température de fusion du mélange en fonction de la fraction molaire x du benzène dans le mélange. b) Évaluer les coordonnées de l eutectique. c) Tracer le diagramme isobare à pression atmosphérique. d) On maintient à 290 K un mélange de 25 g de benzène et de 50 g de diphényle : indiquer les différentes phases et leurs masses. données : benzène diphényle T f (K) 278, 343, H (kj/mol) 9,92 1,32 r 0 fus M (g/mol) 78, ,211 2 ) L'aluminium pur a peu d'utilisations. Par contre il sert de base à de nombreux alliages ayant des propriétés mécaniques ou fondantes meilleures. Le diagramme isobare d'équilibre liquide-solide des mélanges Al-Si où x Si représente la fraction molaire en silicium est reproduit ci-dessous. On néglige dans cette étude la miscibilité des deux solides. 1. Préciser la nature des phases en présence dans les domaines I, II, III et IV. Page 1 sur

2 2. Comment appelle-t-on un mélange Al-Si à 12 % en mole de Si? Quelle est la propriété d'un tel mélange? 3. Tracer l'allure de la courbe d'échauffement d'un mélange de fraction molaire égale à 0,20 en Si pour une température variant de 200 à 800 C. Indiquer les phases en présence, les phénomènes observés et calculer la variance non réduite du système pour chaque partie du graphe. 4. On désire établir l'équation de la courbe a repérée sur la figure précédente. Montrer que dlnx dt L Si H ( Si) 0 = r fus où 2 RT 0 le mélange liquide supposé idéal, et H ( Si) mole de silicium, supposée indépendants de la température. L x Si désigne la fraction molaire du silicium dans l enthalpie standard de fusion d'une r fus En déduire l'équation T = f( x L Si ) de a. Page 2 sur

3 3 ) On considère le diagramme de cristallisation du système eau sel qui donne la température en fonction de la masse m de sel pour 100 g d eau. Les points O (0,0 g ; 0,0 C), E (29,7 g ; 21, C), T (35,7 g ; 0,2 C) et F (3 g ; 50 C) sont reliés par des droites : le segment OE représente l équilibre entre H 2 O (s) et la solution saline. le segment ET représente l équilibre entre (NaCl,2 H 2 O) (s) et la solution saline. le segment TF représente l équilibre entre NaCl (s) et la solution saline. a) Dessiner le diagramme de cristallisation en précisant les courbes du solidus et du liquidus ainsi que les différentes phases dans leurs domaines respectifs. b) Dans les régions tempérées (France) le sel est obtenu par simple évaporation de l eau de mer : quelle est la composition de la saumure saturée à 25 C? c) Dans les régions froides (Sibérie) on ne peut évidemment pas procéder de la même manière, voici la technique utilisée sur les bords de la Mer Blanche. c-1) Avant l hiver, l eau de mer qui contient 2,9 g de sel pour 100 g d eau est admise dans un réseau de rigoles : à quelle température apparaît le premier glaçon? c-2) La température descend jusqu à 20 C : comment évolue la composition de la saumure? (La couche de glace en surface protège la solution des chutes de neiges) c-3) Vient la saison des très grands froids et du vent : on admet la saumure dans des bassins exposés au vent. Quel est le solide qui dépose par sublimation de l eau? c-4) Au printemps ce cristal est récolté et réchauffé : que va-t-on observer? c-5) Déterminer la nature (phases et masses) du système obtenu en amenant 100 g de la récolte à 25 C. Page 3 sur

4 4 ) On considère le diagramme binaire solide/liquide du système fer-titane donné sur la figure suivante. À l'état solide, le titane est légèrement soluble dans le fer pour des températures supérieures à 00 C. Il se forme alors une solution solide notée α. 1. Déterminer la formule du composé défini correspondant à l'abscisse w(e) = 0, Indiquer la nature des phases en présence dans les domaines 1 à Même question pour le domaine 5 en considérant les cas θ < 00 C et θ > 00 C. 4. Calculer la variance d'un mélange de composition en titane comprise entre w(b) = 0,075 et w(e) = 0,30 à la température de θ = 1314 C. Que peut-on déduire de cette valeur? 5. Donner l'allure de la courbe de refroidissement que l'on obtient en partant d'un mélange à 1700 C pour les deux compositions suivantes : w(d) = 0,125 et w = 0,20.. On porte 100g d'un mélange de composition w Ti = 0,20 à la température de Page 4 sur

5 1400 C. Quelle est la masse de titane à l'état liquide? On précise que le point F a pour coordonnées: w(f) = 0,17 et θ(f) = 1400 C. Données : Masses molaires (en g.mol 1 ) : 47,9 (Ti) et 55,9 (Fe). 5 ) 1) Déterminer les formules chimiques des composés définis. Préciser leur nature et discuter leur stabilité. 2) Donner les points invariants: préciser leurs coordonnées et les équilibres correspondant. 3) Déterminer les phases existant dans les différents domaines du diagramme et la variance de ces domaines. 4) Tracer les courbes d analyse thermique pour les compositions 30, 40, 50 et 0% en moles de BaO. Page 5 sur

6 ) 1) Déterminer les formules chimiques des composés définis. Discuter leur stabilité. 2) Identifier les phases présentes dans les différents domaines du diagramme et calculer la variance de ces domaines. 3) Donner les coordonnées aux points invariants et les réactions d équilibre correspondantes. 4) Calculer les pourcentages des phases en équilibre au point M caractérisé par ses coordonnées: (50% CaSO 4, 800 C) 5) Tracer les courbes d analyse thermiques pour les compositions 10%, 0% et 70% en CaSO 4. Page sur