Concours Centrale Supélec - physique-chimie

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Niveau: Supérieur
PHYSIQUE-CHIMIE Concours Centrale-Supélec 2003 1/9 PHYSIQUE-CHIMIE Filière PSI Un des problèmes à résoudre dans une usine est l'évacuation des rejets gazeux : il peut s'agir de vapeur d'eau ou d'autres gaz, contenant parfois des traces de constituants solides. Après traitement chimique ou physique si nécessaire, ces effluents gazeux passent dans une cheminée et sont rejetés dans l'atmosphère. Cette cheminée doit être assez haute pour que la concentration des polluants éventuels retombant sur les habitations voisines soit suffisamment faible. Partie I - Tirage de la cheminée Tous les gaz considérés obéissent à l'équation d'état des gaz parfaits ; on notera respectivement , et la température, la pression et la masse volumique. On utilisera la relation approchée . I.A - Lors d'un fonctionnement courant de l'usine, à la base de la cheminée considérée, la vitesse initiale des gaz rejetés est nulle. En admettant que l'écou- lement des gaz est incompressible, permanent et non visqueux, exprimer la vitesse d'éjection des gaz en haut de la cheminée en fonction de la hauteur de la cheminée, de la différence de pression entre le bas et le haut de cette cheminée, de la masse volumique des gaz, supposée uniforme dans la chemi- née, et de , accélération de la pesanteur. I.B - La pression au sommet de la cheminée est celle de l'air à l'extérieur.

hauteur maximale

cheminée

équation du mouvement

vapeur d'eau

vitesse d'éjection des effluents gazeux

solution de l'équation aux dérivées partielles

condition d'équilibre de la goutte

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Langue	Français

Extrait

PHYSIQUE-CHIMIE

Concours Centrale-Supélec 2002

1/11

PHYSIQUE-CHIMIE

Filière PSI

Ce sujet traite de quelques propriétés de l’aluminium et de leurs applications.

Certaines données fondamentales sont regroupées à la fin du texte.

Partie I - Propriétés de l’atome

I.A - Les énergies d’ionisation

Les énergies d’ionisation successives de l’aluminium sont, en

;

. À quel processus microscopique l’énergie

d’ionisation

est-elle associée ? Déterminer les valeurs des énergies internes

molaires standard d’ionisation en

. Justifier qu’il n’existe qu’un seul

type d’ion aluminium dont on donnera la formule.

I.B - L’aluminium, atome central de quelques molécules

I.B.1)

Le chlorure d’aluminium a pour formule

. Donner sa formule de

Lewis et préciser, en la justifiant, sa géométrie.

I.B.2)

En solution dans le benzène, la molécule de chlorure d’aluminium se

combine à l’ion chlorure pour engendrer un ion complexe tétrachloroaluminate

. Pourquoi ? Quelle géométrie cet édifice présente-t-il ?

I.B.3)

On observe aussi que le chlorure d’aluminium tend, dans

d’autres conditions, à engendrer une molécule de formule

dans laquelle

tous les atomes vérifient la règle de l’octet. Proposer une formule de Lewis pour

cette molécule.

Partie II - Réflexion de la lumière sur l’aluminium

II.A - Contact entre l’aluminium et l’atmosphère.

, l’enthalpie molaire standard de formation de l’oxyde d’aluminium

vaut

. Les entropies molaires standard de l’aluminium

solide, du dioxygène gazeux et de l’oxyde d’aluminium solide valent

respectivement :

;

II.A.1)

Calculer la pression de dioxygène en équilibre avec l’aluminium à

. Commenter.

II.A.2)

Quel comportement la thermodynamique prévoit-elle pour l’alumi-

nium en présence de l’atmosphère dont la pression partielle d’oxygène est

? Qu’en est-il réellement ?

0 5776

1 8167

2 7448

11 578

kJ mol

–

⋅

AlCl

III

(

)

298

1676

kJ mol

–

⋅

–

28 3

205

50 9

J mol

–

⋅

298

bar

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