Oxydation du sulfure de zinc (version alternative)
Des particules sphériques de sulfure de zinc (1 mm de rayon) sont brûlées dans un courant d'oxygène à 8%, sous 1 atm et à 900°C.
La réaction est : 2 ZnS + 3 O2 \(\rightarrow\) 2 ZnO + 2 SO2
On suppose que la réaction suit le modèle du cœur rétrécissant et que la résistance au transfert dans le film est négligeable.
données :
concentration du solide = 0,0425 mol cm-3
constante de vitesse de réaction = 2 cm s-1
diffusivité des gaz dans les cendres = 0,08 cm2 s-1
Question
Calculer le temps nécessaire pour obtenir la conversion complète de la particule, ainsi que la part de résistance relative à la diffusion dans les cendres.
Indice
Attention à la définition du coefficient stœchiométrique \(\nu\) dans les équations établies en cours...
Indice
En faisant l'hypothèse d'un gaz parfait, la concentration en oxygène peut être calculée selon : \(C_e = y_{O_2} \cdot \frac{P}{R \cdot T}\) (où \(y_{O_2}\) est le titre molaire en O2 dans le gaz ; \(P\) est la pression totale en Pa ; \(T\) la température en K ; \(R\) = 8,314 J mol-1 K-1 ; \(C_e\) est obtenue en mol m-3).
Résultat
Il faut 5430 s (environ 90 min) pour convertir totalement la particule. La diffusion représente 29% de ce temps ; contre 71% pour la réaction.