Transcript SEMAINE DE POÉSIE DES LAURENTIDES 2015

TD1 Chimie
MP*2 2014-2015
Thermochimie 1
1. Soit la réaction 4Cu + O2 → 2Cu2 O. Dans l’état initial, il y a 4 mmol de Cu et 1 mmol de O2 . Dans
l’état final d’équilibre, on obtient 0,2 mmol de Cu2 O. Calculer l’avancement ξe´q .
2. a)Pour le monooxygène O, ∆f H ◦ = 249, 2 kJ.mol−1 à 298K.. Calculer l’enthalpie standard de la
réaction: O2 → 2O.
b)Pour le diamant ∆f H ◦ = 1, 9 kJ.mol−1 . Calculer l’enthalpie standard de combustion du diamant en
monoxyde de carbone.( ∆f H ◦ (CO)=-110,5 kJ.mol−1 )
3. À partir des enthalpies standard de dissociation de liaison, calculer l’enthalpie standard de formation de
l’octane liquide. DH−H = 436 kJ.mol−1 ,DC−C = 345 kJ.mol−1 ,DC−H = 415 kJ.mol−1 ,∆sub H°(C(graphite) )
= 717 kJ.mol−1 , ∆vap H°(C8 H18(l) ) = 42 kJ.mol−1
4. Soit la réaction:
4HClg + O2g −→ 2H2 Og + 2Cl2g
a) Calculer l’enthalpie standard de cette réaction , l’eau étant gazeuse.
Données: ∆f H ◦ (HClg ) = −92, 3; ∆f H ◦ (H2 Og ) = −241, 8 kJ.mol−1 à t=25◦ C
b) Calculer l’enthalpie de cette même réaction, l’eau formée étant liquide. L’enthalpie de vaporisation de
l’eau est de 44 kJ.mol−1
5. Température de flamme 1
De l’air (O2 +4N2 ) entre à 500◦ C dans un four à 500◦ C et réagit sur du coke dans un réacteur ne
permettant pas les échanges thermiques avec l’extérieur, selon la réaction
C + O2 → CO2 avec ∆r H ◦ =-393 kJ.mol−1 à 500◦ C.
Calculer la température maximale des gaz sortant du four connaissant Cp (O2 )=Cp(N2 )=28 J.K−1 .mol−1 ,
Cp (CO2 )=44 J.K−1 .mol−1
6. Température de flamme 2
Soit la réaction totale: 2N H3(g) + 52 O2(g) → 2N O(g) + 3H2 O(g) à 298K sous 1 bar.
a. Calculer l’enthalpie de réaction à 298K.
b. On réalise cette réaction dans une enceinte adiabatique à la pression de 105 P a.Les gaz étant introduits
en proportions stoechiométriques à 298K, déterminer la température en fin de réaction.
c. Afin de réduire la température finale, on introduit dans la même enceinte l’ammoniac et l’eau en
proportions stoechiométriques, et on rajoute x moles de vapeur d’eau par lome d’ammoniac. La
température initiale étant 298K, déterminer x pour que la température finale soit de 1000K.
∆f H°(H2 O(g) ) = −243 kJ.mol−1 , ∆f H°(N O(g) ) = 87, 9 kJ.mol−1 , ∆f H°(N H3(g) ) = −46, 5 kJ.mol−1 .
Capacités calorifiques molaires: pour un gaz diatomique Cp = 29, 1 J.K−1 .mol−1 ; pour H2 O(g) Cp = 33, 6
J.K−1 .mol−1 ; pour N H3(g) , Cp = 35, 1 J.K−1 .mol−1
7. On considère la réaction totale en phase gazeuse: 12 H2 + 12 Cl2 → HCl dont l’enthalpie standard de
réaction est −92, 2 kJ.mol−1 . Calculer la température et la pression maximales pouvant être atteintes lors
de l’explosion (rapide donc adiabatique) à volume constant d’un mélange pris à 25°C sous 1 bar dont la
fraction molaire en dihydrogène est x(H2 )=0,75. Pour un gaz diatomique Cp = 29, 2 J.mol−1 .K−1
8. On veut mesurer l’enthalpie standard de réaction de l’autoprotolyse de l’eau: H2 O = H + + HO− .
On dispose d’un calorimètre de valeur en eau µ= 62g, contenant Va = 100mL d’acide chlorhydrique de
concentration Ca = 0,50 mol.L−1 . Le thermomètre indique initialement une température θ0 =22,3°C. On
ajoute lentement de la soude de concentration Cb = 1,0 mol.L−1 et on note l’évolution de la température,
qui passe par un maximum pour θF = 25,4°C.
Effectuer un bilan enthalpique de la transformation en considérant que le calorimètre est parfaitement isolé.
En déduire l’enthalpie de la réaction d’autoprotolyse de l’eau.On donne la capacité thermique massique de
la solution assimilée à de l’eau ceau =4,18 J.K−1 .g−1 .
9. Un homme de 80 kg saute dans l’eau tout habillé. En sortant il pèse 1 kg de plus. Sa température est
de 37°C, et le vent qui souffle lui permet de sécher rapidement. Quelle est la quantité de glucose C6 H12 O6
qui doit être consommée par le corps pour compenser la perte d’énergie qu’il doit supporter (on fera une
modélisation simple)?
À 37°C, ∆vap H°(H2 ) = 44 kJ.mol−1 , ∆comb H°(C6 H12 O6 ) = −2, 8 MJ.mol−1
2