TD Thermochimie

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Exercice 1 : influence de la température sur la chaleur de réaction
On considère la réaction de chloration totale du méthane selon :
CH4(g) + 4 Cl2(g) [pic] CCl4(g) + 4 HCl(g)
dont l'enthalpie standard de réaction est -401,08 kJ.mol-1 à 25°C.
1) Prévoir l'ordre de grandeur de ?rH° à 600 K et le calculer.
2) Calculer ?rU° à 25°C.
On donne les Cp° (J.K-1.mol-1) : CH4(g) : 35,71 Cl2(g) : 33,93
HCl(g) : 29,12 CCl4(g) : 83,51

Exercice 2 : énergie de résonance
L'acroléine a pour nom systématique le propénal. A 25°C sous 1 bar, elle
est liquide.
1) Ecrire la formule semi développée de l'acroléine.
2) Calculer son enthalpie standard de formation à 25°C connaissant son
enthalpie standard de combustion.
3) Recalculer son enthalpie standard de formation à partir des énergies
de liaisons. Conclusion.
?H° (kJ.mol-1) à 298 K.
?fH° : H2O(l) : -285,83 CO2(g) : -393,51 C(g) : 716,7
?rH° : combustion de l'acroléine : -1628,53
Vaporisation de l'acroléine : 20,9
Energies de liaison (kJ.mol-1) : H-H : 436 C-C : 345 C=C : 615
C=O : 743 C-H : 415 O=O : 498

Exercice 3 : utilisation des enthalpies standard de formation
Déterminer ?rH° à 298 K pour les réactions suivantes.
|a) 3 O2 [pic] 2 O3 |b) 2 FeS2(s) + 5,5 O2 [pic] Fe2O3(s) |
| |+ 4 SO2(g) |
|c) NH3(g) + HCl(g) [pic] NH4Cl(s) |d) CuSO4, 5H2O(s) [pic] CuSO4(s) + 5 |
| |H2O(g) |
|e) H2S + Cl2 [pic] 2 HCl(g) + S(s) |f) 2 NH3(g) + 1,5 O2 [pic] N2(g) + 3 |
| |H2O(l) |

?fH° (kJ.mol-1) à 298 K :
FeS2(s) : -178,2 H2O(l) : -285,83 NH3(g) : -45,94
NH4Cl(s) : -314,4 H2S : -20,6
Fe2O3(s) -822,2 SO2(g) : -296,8 HCl(g) : -92,3 H2O(g) :
-241,83 O3 : 142,7
CuSO4(s) : -771,4 CuSO4, 5 H2O(s) : -2278

Exercice 4 : énergie réticulaire
Déterminer l'énergie réticulaire du cristal de chlorure d'argent.
A 298 K (kJ.mol-1) :
?subH°(Ag) : 284,9 DCl-Cl : 243 ?fH°(AgCl,s) : -127,1 ?ionH°(Ag) :
727 Eaff élec(Cl) : 350


Exercice 5 : température de flamme d'un réacteur de fusée
La réaction entre le dihydrogène et le dioxygène est utilisée pour la
propulsion de lanceurs comme Ariane.
On supposera que les réactions sont suffisamment rapides pour être
considérées comme adiabatiques.
1) En admettant que les réactifs, à 298 K, soient mélangés dans les
proportions stoechiométriques et que les produits soient gazeux,
calculer la température de flamme atteinte (réponse entre 4500 et 5000
K).
2) En fait, le mélange réactionnel est enrichi en dihydrogène et
correspond à (2 H2 + ½ O2). Quelle est dans ce cas la température
maximale ? (entre 3000 et 3500 K).
3) A de telles températures, le mélange final comporte des quantités
notables de radicaux tels que H? ou HO?. L'équation bilan doit être
écrite :
2 H2 + ½ O2 [pic] 0,990 H2 + 0,985 H2O + x H? + y HO?
a) Déterminer x et y.
b) Calculer l'enthalpie standard de réaction à 298 K.
c) Calculer la température maximale atteinte (entre 3000 et 3500 K).

?fH° (kJ.mol-1) à 298 K : H2O(g) : -241 H? (g) : 218 O??
(g) : 249
?rH° (kJ.mol-1) à 298 K : HO? [pic] H? + O?? : 428
On donne les Cp° (J.K-1.mol-1) : H2 : 27,28 + 0,00326.T
O2 : 29,96 + 0,00418.T
H2O : 30,54 + 0,01029.T HO? : 28,66 +
0,00226.T H? : 20,7