Thermodynamique et cinétique chimique Correction de l'exercice : Pressions partielles et gaz parfaits - Calculer ...


Une bouteille de gaz de 25 L est à une pression de 300 bars (à 25°C) et contient un mélange
de O2, de N2 et de CO2 dans les proportions respectives 22,1 – 76,4 et 1,5 % massique.
a- Calculer les fractions molaires et les pressions partielles des trois gaz.
b- Quel est le volume de mélange disponible à 25°C et sous la pression atmosphérique normale ?


a- Il faut savoir que si le pourcentage molaire et volumique sont identiques, le pourcentage
massique ne conduit pas aux mêmes valeurs.

On rappelle les masses molaires de O2, N2, CO2 qui sont respectivement de 32, 28 et 44 g.mol-1.
On considère donc 100 g du mélange, les pourcentages massiques proposés nous permettent
de dire qu'il y a :

22,1 g de O2.................soit 22,1 / 32 = 0,691 mole
76,4 g de N2.................soit 76,4 / 28 = 2,729 mole
1,5 g de CO2.................soit 1,5 / 44 = 0,034 mole
Au total il y a : 0,691 + 2,729 + 0,034 = 3,454 mole.

 

 

  ni

Les fractions molaires sont :

xi =

——

 

 

 nT

0,691 / 3,454 = 0,20 pour N2
2,729 / 3,454 = 0,79 pour O2
0,034 / 3,454 = 0,01 pour CO2

Les pressions partielles sont : Pi = xi . PT

0,20 x 300 bar = 60 bar pour O2
0,79 x 300 bar = 237 bar pour N2
0,01 x 300 bar = 3 bar pour CO2

b- Le volume disponible à 25°C peut être obtenu par une détente isotherme puisque le gaz est
initialement à 25°C et 300 bars et qu'on souhaite savoir quel est le volume disponible à une
atmosphère et toujours 25°C.

P . V = n . R . T ...... devient ...... P . V = constante (loi de Gay-Lussac) ... soit .....Pi . Vi = Pf . Vf

Vf = 25 x 300 / 1,01325 = 7402 L moins le volume mort de la bouteille (25L)

Le volume disponible est de 7377 L.


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Thermodynamique et cinétique             Pressions partielles et gaz parfaits             Enoncé
Pr Robert Valls & Dr Richard Frèze                                                                                       robert.valls@univ-amu.fr