Le diagramme d’Ellingham des systèmes Cr₂O₃ / Cr et Al₂O₃ / Al est donné sur la figure ci-contre. Il  représente l’enthalpie libre standard de formation des oxydes pour une mole d’oxygène en fonction de la température.

1) Écrire les équations donnant la réaction de formation de chaque oxyde sans indiquer les états physiques des espèces intervenantes.

2) Attribuer à chaque droite (I et II) du diagramme d’Ellingham, l’équation d’oxydation correspondante, sachant que l'aluminium est plus  réducteur que le chrome. Justifier

3) Aux points A, B et C, on observe un faible changement de pente. Préciser les transformations physiques qui expliquent ces changements de pente.

4) écrire l'équation de la réaction de réduction qui a lieu entre les deux systèmes à 1300 K en précisant les états physiques des différentes espèces.

 Données:   

Extrait  :  contrôle rattrapage Février 2005

Filière SMC - Module de Chimie Minérale S3 

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

   ----->Corrigé

L’oxydation  de  l’azote  et  du  monoxyde  de  carbone  par rapport à une mole d’oxygène

se fait selon les réactions suivantes :

2CO + O₂ à 2CO₂       [1]

N₂  + O₂  à 2NO         [2]

  1) Etablir  les expressions , dans  l’approximation  d’Ellingham, de la variation de l’enthalpie

      libre DG° en fonction de la température, des réactions 1 et 2.

  2) Tracer   le  diagramme   d’Ellingham   dans  le domaine  de  température  [300K,2000K].

  3) Les oxydes d’azote (NO_x) sont des polluants de l’air, en particulier en ville.

       Pour lutter contre cette pollution, très liée au gaz d’échappements, il faut transformer

       des   gaz  nocifs,  tels  que   NO  et  CO   par  exemple,  en  substances  non  toxiques

       (on supposera que le CO₂  n’est pas toxique).

       a) Est – il  possible  d’éliminer  NO ?   Si  oui,  préciser  le domaine   de  température

            ainsi que l’équation de la réaction correspondante.

       b) Que peut on conclure quant à l’élimination de CO ?

Données :

Extrait  :  2ème contrôle – Janvier 2005

Filière SMC - Module de Chimie Minérale S3 

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

   ----->Corrigé

    On se propose d’extraire du fer métallique à partir des oxydes FeO et Fe₃O₄ à l’aide du carbone, sous pression normale.

    1)  Ecrire les réactions et donner les expressions des enthalpies libres DG°298 dans le cas des trois oxydes FeO, Fe₃O₄ et CO en utilisant les données suivantes :

    2)    Dans l’approximation d’Ellingham, représenter sur un même graphique les diagrammes DG° en fonction de T des trois oxydes précédents en se limitant à l’intervalle [0, 1500K].

     3)    Préciser les conditions d’extraction du fer par le carbone à partir de FeO et de Fe₃O₄.

 Extrait  : Epreuve  de Chimie Minérale PC2 -  Mai 98

UNIVERSITE CADI AYYAD Faculté des Sciences  Semlalia Marrakech

   ----->Corrigé

L’action de l’oxygène sur le carbone peut conduire, en fonction de la température, aux équilibres suivants :

                   (1)      2C(s)  +    O₂                   2CO

                   (2)     2CO   +    O₂                   2CO₂ 

                   (3)     C(s)    +    O₂                        CO₂

Les diagrammes d’Ellingham DG°=f(T) relatifs à ces trois équilibres sont schématisés sur la figure 2a.

1 – Comparer qualitativement les variations d’entropies standard DS° associées à ces équilibres. Pour cela, seules les entropies des espèces gazeuses peuvent être considérées.

2 – Attribuer chacun des segments de droites PX, PY et PZ à l’équilibre correspondant. En déduire les espèces qui prédominent dans les domaines I, II et III.

3 – Afin d’étudier les possibilités d’extraction du zinc à partir de son oxyde, nous avons superposé au diagramme précédent la courbe DG°=f(T) (Figure 2b) relative à l’équilibre :

                        (4)     2Zn   +    O₂                   2ZnO(s)

    a – A quoi peut – on attribuer les cassures observées sur cette courbe aux températures T₂ et T₄ ?

    b – Ecrire les équilibres aux points d’intersection Q et R.

    c - Donner les conditions de température d’extraction du zinc et écrire les réactions.