Synthèse du méthanol, le chlorure de vinyle : concours technicien supérieur de l'industrie et des mines 2012.

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Synthèse du méthanol. On considère la réaction de synthèse du méthanol : CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g). CO(g) H2(g) CH3OH(g) enthalpie standard de formation DfH° ( kJ / mol) -111 0 -201 entropie standard S° ( J K-1 mol-1 ) 198 131 240 Constante des gaz parfaits R = 8,31 SI. Calculer l'enthalpie standard DrH° de la réaction.  DrH° = DfH°(CH3OH(g)) - 2DfH°(H2(g)) -DfH°(CO(g)). DrH° =-201-(-111) = -90 kJ/mol = -9,0 104 J /mol. Calculer la variation d'entropie standard DrS° de la réaction. DrS° = S°(CH3OH(g)) - 2S°(H2(g)) -S°(CO(g)). DrS° =240 -2*131-198= -220 J K-1 mol-1. Calculer l'enthalpie standard DrG° de la réaction à 298 K. DrG° = DrH° -T DrS° = -9,0 104 -298*(-220) = -2,444 104~ -2,44 104  J/mol. Préciser pour les deux affirmations suivantes si elles sont fausses ou exactes. Justifier brièvement. - La réaction est exothermique dans le sens direct. ( vrai ). DrH° est négatif : la réaction est exothermique dans le sens direct. - La réaction dans le sens direct s'accompagne d'une augmentation du désordre du système. ( faux) DrS° est négatif et le nombre de molécules finales est inférieur aux nombre de molécules initiales. Calculer la constante d'équilibre K à 298 °K et conclure. DrG° = -RT ln K ; ln K = -DrG° / (RT ) = 2,444 104/ (8,31*298) =9,87 ; K = 1,9 104. K est grande : la réaction est totale dans le sens direct. . . . Le chlorure de vinyle. La molécule de chlorure de vinyle a pour formule semi-développée CH2=CHCl. Donner son nom en nomenclature officielle. Chloroéthène. Donner la configuration électronique des atomes d'hydrogène, de carbone et de chlore. H : 1 électron K1 ; C : 6 électrons K2L4 ; Cl ( Z= 17) : 17 électrons K2L8 M7. Calculer le nombre total nd de doublets liants et non liants. H : 1 doublet liant ; C : 4 doublets liants ; Cl : 1 doublet liant et 3 doublets non liants. 4 liaisons de covalence à partir de chaque carbone soit 6 doublets de liaisons Ajouter  à cela 3 doublets non liants autour du chlore. En déduire la structure de Lewis de la molécule. La molécule présente-telle l'isomérie Z-E ? Justifier. Non : l'un des atomes de carbone doublement liés possède les mêmes groupes H2C. Ecrire une formule mésomère du chlorure de vinyle. La synthèse du chlorure de vinyle peut se faire à partir de l'éthylène en deux étapes : - Réaction de l'éthylène avec le dichlore - élimination de chlorure d'hydrogène HCl par chauffage à 800 K sous une pression de 25 bars. Ecrire les deux équations de réaction de préparation du chlorure de vinyle à partir de l'éthylène. C2H2 + Cl2 = CH2Cl - CH2Cl. CH2Cl - CH2Cl = CH2=CHCl + HCl. Donner le mécanisme de la première étape. Ecrire la  réaction de polymérisation du composé H2C=CHCl. S'agit-il d'une polycondensation ou d'une polyaddition ? Polyaddition. La masse molaire moyenne d'un échantillon de PVC est de 150 000 g/mol. Déterminer son indice de polymérisation. Masse molaire du monomère : M(C2H3Cl) = 2*12+3+35,5 = 62,5 g/mol. Indice de polymérisation : 150 000 / 62,5 ~2,4 103.

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