TP RH A22-Converti [PDF]

Zitiervorschau

FGMGP L3 - TP Génie chimique 2 (2éme semestre)

2019/2020 Mme KERCHICH.S

Nom Prénom Benchebha Noureddine/Kessouri oualid Salim/Djafri younes N0 de Trinôme A22 Matricule 161631048289 /171731050794/1717

TP1 ∶ Etude d’une cinétique en réacteur semi-fermé

1-Traitement des résultats : K2S2O8

Na2S2O3

KI

ρ (g/L)

16

0.5

15

M (g/mol)

270,330

248

165.988

❖ Première partie: Réacteur discontinue (fermé) 1. Calculez les concentrations molaires des différentes solutions ? C= C massique / M

C(mol/L)

K2S2O8

Na2S2O3

KI

0.0592

2.016*10-3

0.090

2. La concentration de diode formé ou produit au cours du temps est déduite à partir de la réaction de dosage. Ecrivez la réaction de Dosage ? −2 La réaction de dosage ; [𝐼2 ] + 2𝑆2 𝑂3

= 𝑆4 𝑂6−2 + 2𝐼−

3. Déduisez l’expression de la concentration de la diode formée :

Au point d’équivalence on a : C1V1 = C2V2 C’ = C0 * nombre de dilution donc

1

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[𝐼2 ] ∗ 10 =

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[𝑆2 𝑂3−2 ]𝑉[𝑆2 𝑂−2 ] 3

𝑉[𝐼2 ]

𝑑𝑜𝑛𝑐 [𝐼2 ] =

[𝑆2 𝑂3−2 ]𝑉𝑒𝑞 𝑉𝑡𝑖𝑡𝑟é

∗ 10

4. Calculer, puis porter en graphique, les Concentrations en diode obtenues en réacteur fermé au cours du temps ? T

en 5

10

15

20

25

30

35

40

45

en 0.8

1

1.3

1.7

1.9

2

2.3

2.7

2.9

en 0.808

1.005

1.310

1.777

1.901

2.011

2.713

2.718

2.995

min Veq ml [I2] mol/l *(10-3)

5. Déterminer la constante de vitesse selon la méthode intégrale ? •

r=

La vitesse de la réaction s’écrit comme suit :

−𝑑 [𝑆2 𝑂8−2 ] −1 𝑑[𝐼 − ] 𝑑[𝐼2 ] 𝑑𝑡

=

2

𝑑𝑡

=

𝑑𝑡

=k[𝐼 − ][𝑆2 𝑂82− ]

2

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r=

𝑑[𝐼2 ] 𝑑𝑡

=K[𝐼 − ][𝑆2 𝑂82− ]

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𝑑[𝐼2 ] =K∗ [𝐼 − ][𝑆2 𝑂82− ]

𝑑𝑡………..(*)

Avec: [𝐼 − ] = [𝐼 − ]o−2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ] = [𝑆2 𝑂82− ]o−[𝐼2 ] On remplace [𝐼2 ]

∫0

𝑑[𝐼2 ]

𝑡

=K∫0 𝑑𝑡

([𝐼 − ]0 −2[𝐼2 ])([𝑆2 𝑂82− ] −[𝐼2 ]) 0

On décompose notre intégrale : 𝐴 𝐵 + [𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ] On détermine les deux constantes A et B : 1

=[𝐼−]

([𝐼 − ]0 −2[𝐼2 ])([𝑆2 𝑂82− ] −[𝐼2 ]) 0

=

𝐴 0 −2[𝐼2

+ ]

𝐵 [𝑆2 𝑂82− ]0 −[𝐼2 ]

𝐴([𝑆2 𝑂82− ]0 −[𝐼2 ])+𝐵([𝐼 − ]0 −2[𝐼2 ]) ([𝐼 − ]0 −2[𝐼2 ])([𝑆2 𝑂82− ] −[𝐼2 ]) 0

Donc : 𝐴([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ]) + 𝐵([𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ])=1 𝐴[𝑆2 𝑂82− ]0 − 𝐴[𝐼2 ] + 𝐵[𝐼 − ]0 − 2𝐵[𝐼2 ]=1 (−𝐴 − 2𝐵)[𝐼2 ] + 𝐴[𝑆2 𝑂82− ]0 + 𝐵[𝐼 − ]0 = 1 Par identification on trouve : −𝐴 − 2𝐵 = 0 + 𝐵 [𝐼 − ]0 = 1

{𝐴[𝑆2 𝑂82− ]0

𝐴 = −2𝐵

⟹ −2𝐵[𝑆2 𝑂82− ]0 + 𝐵[𝐼− ]0 = 1 𝐵 = [𝐼−]

1 2− 0 −2[𝑆2 𝑂8 ]0

3

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Calcule numérique : 𝐵=

1

𝐵 = −35,84

0,0903−2(0,0591)

𝐴 = −2𝐵 = −2(−35,84)

𝐴 = 71,68

On remplace A et B dans l’intégrale: [𝐼2 ]

∫0

[𝐼 ]

𝐴 [𝐼 − ]

0 −2[𝐼2 ]

𝑑[𝐼2 ] + ∫0 2

𝑡

𝐵 [𝑆2 𝑂82− ]0 −[𝐼2 ]

𝑑 [𝐼2 ]=K∫0 𝑑𝑡

𝐴 𝐵 ln([𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ]) |+ ( ) ln([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ])| = 𝐾𝑡 −2 −1 Bln([𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ])|−(𝐵) ln([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ])| = 𝐾𝑡 𝐵[ln([𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ]) − ln([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ])] = 𝐾𝑡 [(ln([𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ]) − ln[𝐼− ]0 ) − (ln([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ]) − ln[𝑆2 𝑂82− ]0 )] = 𝐾𝑡 Bln([𝐼 − ]0 − 2[𝐼2 ]) − 𝐵 ln[𝐼− ]0 − Bln([𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ]) + 𝐵 ln[𝑆2 𝑂82− ]0 = 𝐾𝑡 [𝐼− ]0 − 2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ]0 𝐵 ln ( = 𝐾𝑡 ) + 𝐵 ln [𝐼 − ]0 [𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ] [𝐼 − ]0 − 2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ]0 𝐵 ln ( ) = 𝐾𝑡 − 𝐵 ln ( ) [𝐼 − ]0 [𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ] [𝐼 − ]0 − 2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ]0 𝐾 ln ( ) = ( ) 𝑡 − ln ( ) [𝐼 − ]0 [𝑆2 𝑂82− ]0 − [𝐼2 ] 𝐵 L’équation est de forme 𝑦 = ax + b Avec : 𝑎 =

𝐾 𝐵 4

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𝑏 = − ln On trace ln (

[𝑆2 𝑂82− ]0 [𝐼 − ]0

[𝐼 − ]0 −2[𝐼2 ] [𝑆2 𝑂82− ]0 −[𝐼2 ]

t(min)

5

ln⁡[S2O8^(2-) ][I2 ]

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) = 𝑓(𝑡) 10

15

20

25

30

35

40

45

0,418 0,416 0,415 0,412 0,411 0,411 0,409 0,407 0,406

Le tracé est une droite qui ne passe pas à l’origine De forme 𝑦 = ax + b Avec : a=pente=

𝐾 𝐵

Calcule de K : On a Pente= Donc

Δ𝑦 Δ𝑥

=

0,416−0,417 10−5

= −2 ∗ 10−4

K= (−2 ∗ 10−4 ) ∗ (−35,84) K=0,0069 l/mol*min 5

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❖ Deuxième partie : Réacteur Semi-fermé 1. Calculer, puis porter en graphique, les Concentrations en diode obtenues en réacteur semi-fermé au cours du temps ? T

en 5

10

15

20

25

30

35

40

45

en 1.1

1.5

1.9

2.4

2.7

2.9

3

3.1

3.2

en 0.325

0.707

1.200

1.900

2.200

2.500

2.700

3.000

3.400

min Veq ml [I2]

mol/l* *(10-3) Traçons ;

[𝐼2 ] = 𝑓(𝑡) courbre croissante c a d la production de liode

augmente au cour de temps.

2. Les concentrations théoriques au niveau du réacteur semi-fermé sont calculées par une intégration numérique (A partir du code MATLAB) 3. Calculer l’écart type entre les valeurs expérimentales et théoriques ?

6

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[I2]Théo

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0.976

1.0654

0.0986

1.115

1.126

1.133

1.139

1.142

1.145

0.302

0.705

1.209

1.915

2.217

2.520

2.721

3.024

3.326

99.97

99.84

99.91

99.94

99.95

99.95

99.96

99.96

99.97

mol/l [I2]exp mol/l Ecart type Calcule de moyenne de l’écart =99.94% 3- Conclusion

➢ Les calculs dans un réacteur discontinue est précis par contre dans un réacteur semi fermé les calculs est pleins d’erreurs car la concentration varie en fonction de débit ➢ On peut vérifier la cinétique d’une réaction à partir du paramètre K

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