CHIMIE

Cette réaction se déroule dans une enceinte adiabatique,
sous une pression constante de 5 bar ; le mélange initial,
stœchiométrique, est introduit à 298 K. Calculer la
température atteinte en fin de réaction. SOS
Données :
C p 0 (J . K −1 . mol −1 ):gaz diatomiques : 27,2 + 0,004 . T ;
H 2O (g) : 34,3 + 0,008 . T.
SOS : Tenir compte des données disponibles pour choisir
le chemin en deux étapes équivalent à la transformation
globale.
Prendre garde au fait que les capacités calorifiques ne
sont pas constantes.
Ne pas oublier qu’une température (en K) est toujours
positive.
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Calorimétrie
1 • Dans un calorimètre adiabatique, on introduit un fil de
cuivre de résistance électrique R = 20,2 Ω. Cette résistance
est reliée par des fils de résistance négligeable à un générateur
extérieur. On fait passer dans le fil un courant
d’intensité I = 156 mA pendant 725 s. La température du
calorimètre a augmenté de 0,39 °C. Quelle est la capacité
calorifique du calorimètre ?
2 • On introduit dans le calorimètre, initialement à 22,45 °C,
une pièce métallique pesant 27,32 g et portée à 100 °C. À
l’équilibre, calorimètre et pièce atteignent une température
finale égale à 24,80 °C. Quelle est la capacité calorifique c
du métal ?
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Combinaison de réactions
1 • Montrer que la réaction (1) :
(1) 3 C (s) + 4 Al (s) ⎯→ Al 4C 3 (s)
peut être considérée comme une combinaison linéaire des
réactions (α), (β), (γ) et (δ).
2 • En déduire l’enthalpie standard de la réaction (1) ; cette
réaction est-elle exo- ou endothermique ?
Données :
(α) 9 C+2 Al 2O 3 = 6 CO + Al 4C 3
(β) 1/2 O 2 + CO = CO 2
(γ) C + O 2 = CO 2
(δ) 3/2 O 2 + 2 Al = Al 2O 3
∆ rαH 0 = 2559,0 kJ . mol −1 ; ∆ rβH 0 = −283,0 kJ . mol −1 ;
∆rγH 0 = −393,5 kJ . mol −1 ; ∆ rδH 0 = −1 675,7 kJ . mol −1 .
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Utilisation des enthalpies standard
de combustion
Les enthalpies standard de combustion des corps organiques,
généralement importantes, ont été mesurées avec
une grande précision. La table fournit les enthalpies standard
de combustion à 298 K, ∆ cH 0 , d’un certain nombre
de corps. Dans tous les cas, les produits de combustion
sont le dioxyde de carbone gazeux et l’eau liquide.
Déterminer les enthalpies standard de réaction à 298 K,
∆ rH 0 , pour les réactions suivantes : SOS
a. éthylène C 2H 4 (g) + eau () = éthanol C 2H 5OH ()
b. heptane C 7H 16 (g)
= butane C4H 10 (g) + propène C 3H 6 (g)
c. hexane C 6H 14 () = benzène C 6H 6 () +4H 2(g)
d. éthanol C 2H 5OH () + O 2
= acide éthanoïque C 2H 4O 2 () + H 2O ()
Données : ∆ cH 0 (kJ . mol –1 ):
C 4H 10 (g) : – 2 878,51 ; H 2 (g) : – 285,84 ;
C 2H 4 (g) : – 1410,97 ; C 6H 14 () : – 4162,78 ;
C 6H 6 () : – 3268,1 ; C 3H 6 (g) : – 2058,2 ;
C 2H 4O 2 () : – 872,4 ; C 2H 5OH () : – 1366,95 ;
C 7H 16 (g) : – 4811,2.
SOS : Constituer un cycle de réactions pour passer des
réactifs aux produits, par l’intermédiaire du dioxyde de
carbone gazeux et de l’eau liquide.
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Applications du premier principe à la chimie
Combinaison de réactions
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1 • Le silicium est fabriqué à partir de la silice SiO 2 (s)
selon la réaction (1) d’équation :
3 SiO 2 (s) + 2 CaC 2 (s) = 3 Si (s) + 2 CaO (s) + 4 CO (g) (1)
Montrer que la réaction (1) peut être considérée comme
une combinaison linéaire des réactions (α), (β), (γ) et (δ).
2 • En déduire l’enthalpie standard de la réaction (1) ; cette
réaction est-elle exo- ou endothermique ?
3 • Quel est le transfert thermique entre le système et le
milieu extérieur lorsqu’on prépare 50 kg de silicium ?
Données :
(α) 3 C (s) + CaO (s) = CO + CaC 2 (s)
(β) 2 CO (g) = CO2 (g) + C (s)
(γ) C + O 2 = CO 2
(δ) O 2 (g) + Si (s) = SiO 2 (s)
∆ rαH 0 = 464,4 kJ . mol −1 ; ∆ rβH 0 = −172,5 kJ . mol −1 ;
∆ rγH 0 = −393,5 kJ . mol −1 ; ∆ rδH 0 = −910,7 kJ . mol −1 .
Masse molaire : M(Si) = 28,1 g . mol −1 .
EXERCICES
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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