Exercices td chimie generale thermochimie semestre 1 Thermoc
Teélécharger PdfExercice 1
Les gaz parfaits obéissent à la loi de Mariotte : PV = nRT. Donnez les dimensions de la constante des gaz parfaits R et déterminez sa valeur lorsqu'elle est exprimée en :
- L·atm·mol-1·K-1
- J·mol-1·K-1
- cal·mol-1·K-1
- L·mmHg·mol-1·K-1
Exercice II
Une transformation qui peut revenir à l'état initial est dite réversible. Déterminez le travail mis en jeu de façon réversible et irréversible lorsque :
- Deux litres de gaz parfait maintenu à 25°C et sous 5 atmosphères se détendent de manière isotherme pour occuper un volume de 10 litres.
- Ce gaz est ramené à son état initial à la même température.
Exercice III
MQr = 0. Calculer la température finale de l'eau liquide lorsqu'on mélange de façon adiabatique une mole de glace à -15°C avec 4 moles d'eau à 25°C.
Données :
- L'enthalpie de fusion de la glace = 6,05 kJ/mol.
- Cp (H2O, glace) = 37,62 J·mol-1·K-1.
- Cp (H2O, liquide) = 75,24 J·mol-1·K-1.
Exercice IV
Une masse de 29 g d'air est portée de 25°C à 100°C. Calculer la quantité de chaleur reçue par le système dans les cas suivants :
- Lorsqu'une transformation est isochore (V = cte).
- Lorsqu'une transformation est isobare (P = cte).
Données :
- Cp = 29,20 J·mol-1·K-1.
- Masse molaire de l'air = 29 g/mol.
Exercice V
Soit un mélange qui se compose de 0,15 g d'hydrogène (H2), 0,70 g d'azote (N2) et de 0,35 g d'ammoniac (NH3) sous une pression totale de 1 atm et à la température de 27°C.
Calculez :
- Les fractions molaires des gaz (xi = ni/ntotal).
- Le volume total du mélange.
- La pression partielle de chacun des gaz.
Exercice VI
Soit la réaction de combustion du benzène C6H6(l) à 27°C :
C6H6(l) + 15/2 O2(g) → 6 CO2(g) + 3 H2O(l)
Trouvez pour cette réaction la chaleur de combustion Qv à volume constant en fonction de la température.
Les gaz sont assimilés à des gaz parfaits.
Données :
- Cp (C6H6, l) = 103,3 J·mol-1·K-1.
- Cp (O2, g) = 34,57 + 10,9·10-3·T J·mol-1·K-1.
- Cp (CO2, g) = 30,5 + 199,8·10-3·T J·mol-1·K-1.
- Cp (H2O, l) = 75,3 J·mol-1·K-1.
Exercice VII
On donne les enthalpies des réactions suivantes, mesurées dans les conditions standard :
- C2H4(g) + 3 O2(g) → C2H6(g) + 7/2 O2(g) ; ΔHr = -1409 kJ.
- H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ; ΔHr = -243 kJ.
- C2H6(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ; ΔHr = -1558 kJ.
La condensation (liquéfaction) de la vapeur d'eau libère 41 kJ·mol-1 dans les mêmes conditions.
- Calculez l'enthalpie de réaction pour l'hydrogénation de l'éthylène gazeux (C2H4, g) en éthane gazeux (C2H6, g) selon la réaction : C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g).
- La chaleur de formation de C2H4(g) étant ΔH°f = -53 kJ·mol-1, calculez la chaleur de formation de C2H6(g).
Exercice VIII
À 25°C et sous la pression de 1 atm, la combustion du propane C3H8(l) est donnée par :
C3H8(l) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l).
Sachant que l'enthalpie standard de cette combustion est de -2205 kJ et que l'enthalpie standard de liquéfaction de C3H8 gazeux à cette température est de -15 kJ·mol-1, calculez :
- L'enthalpie standard de combustion de C3H8(g) à 25°C selon la réaction : C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l).
- La valeur de ΔU correspondant à cette dernière réaction.
Exercice 2 (corrigé)
À partir des données suivantes :
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ; ΔH°r = -1367 kJ.
Calculez l'enthalpie standard de formation de C2H5OH(l) à partir des enthalpies standards de formation des autres composés.
FAQ
- Qu'est-ce qu'une transformation réversible ? Une transformation réversible est un processus qui peut revenir à son état initial sans laisser de trace dans l'univers, généralement en passant par une série d'états d'équilibre.
- Comment calculer le travail réversible ? Le travail réversible est donné par l'intégrale de PdV, souvent simplifiée pour un gaz parfait en W = -nRT ln(Vf/Vi) pour une détente isotherme.
- Quelle est la différence entre enthalpie et énergie interne ? L'enthalpie (H) est définie comme H = U + PV, où U est l'énergie interne, P la pression et V le volume. Pour les réactions à volume constant, ΔH = ΔU.