Sujet Chimie 2008

Publié le par Classe préparatoire du Legta de Valence

ÉTUDE  DE  L’URÉE

 

1ère question         Structure et composition de l'urée      (4 points)

 

La formule de l'urée est OC(NH2)2.

1.1. L'urée est une molécule comportant des atomes d'hydrogène, de carbone, d'azote et d'oxygène. Donner les structures électroniques de ces différents éléments dans leur état fondamental.

1.2. Écrire la formule de Lewis de l'urée sachant que C est l'atome central de la molécule. Préciser l'état d'hybridation de l'atome de carbone ainsi que la géométrie autour de cet atome.

1.3. Formes mésomères de l'urée :

1.3.1. Calculer l'enthalpie de formation de l'urée solide dans les conditions standard, en utilisant les enthalpies de liaison.

1.3.2. Expérimentalement, l'enthalpie de formation de l’urée solide a pour valeur 
Df(urée(s)) = - 333,2 kJ.mol-1. Justifier la différence observée avec la valeur calculée précédemment.

1.3.3. En déduire la valeur de l'enthalpie de résonance.

 

2ème question        Étude de la réaction de synthèse         (7 points)

 

L'urée est obtenue industriellement à partir d'ammoniac et de dioxyde de carbone selon la réaction suivante :

            2NH3(g) + CO2(g)         =           OC(NH2)2(s) + H2O(l)

 

                                                     

2.1. Calculer l’enthalpie standard de la réaction DrH° à 298 K et commenter le signe obtenu.

2.2. Calculer l’entropie standard de la réaction DrS° à 298 K et commenter le signe obtenu.

 

Pour la suite de l’exercice, on supposera ces grandeurs constantes sur l’intervalle de température [ 280 K ; 350 K ].

 

2.3. Étude de la réaction :

2.3.1. Calculer l’enthalpie libre standard de la réaction DrG° à 298 K puis calculer la constante d’équilibre correspondante.

Commenter le signe de DrG°.

2.3.2. En déduire la valeur de la constante d’équilibre à 50°C.

2.3.3. Déterminer la température d’inversion Ti pour laquelle DrG0Ti = 0.

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