FORME B CHI ÉNERGIE ET CINÉTIQUE CHIMIQUE

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1 FORME B CHI ÉNERGIE ET CINÉTIQUE CHIMIQUE Commission scolaire des Hautes-Rivières Juillet 2000 Conception et rédaction : Lyne Desranleau, C.S. des Hautes-Rivières. Modifié par Lise Allard, C.S. Chemin-du Roy. Revu et corrigé par Sylvain Lavallée, C.S. Chemin-du-Roy, 2010.

2 Température ( C ) 1. Voici le graphique de réchauffement de la glace pure. F 10 0 D E a) Pour chacun des segments ( ), expliquez ce qui se passe au niveau macroscopique et au niveau microscopique en terme d énergie et de mouvements de particules. b) En comparant les pentes des segments CD et EF, dites si l eau liquide a une plus grande capacité thermique massique que celle de la vapeur d eau et expliquez pourquoi. 2. Dites si les cas suivants sont endothermiques ou exothermiques. a) Un gaz se condense pour passer à la phase liquide. b) Une éruption volcanique. c) La fonte des neiges. d) La formation d une nébuleuse entraîne un dégagement de chaleur fantastique. e) Une explosion nucléaire. 0 C B A Temps (minutes) 3. Lors d une expérience, on mélange 75 ml d eau chaude à 50,9 C avec 100 ml d eau froide à 8,4 C. Calculez la température finale du mélange. 4. a) Écrivez le ΔH de chacune des dissolutions suivantes. Dites si chaque dissolution est endothermique ou exothermique. 1) NaOH (s) Na + (aq) + OH - (aq) + 42 kj. 2) NaNO 3 (s) + 20,5 kj Na + (aq) + NO 3 (aq). 3) C 12 H 22 O 11(s) + 5,4 kj C 12 H 22 O 11(a q). 4) Fe (s) + ½ O 2 (g) FeO (s) + 266,5 kj. 2

3 b) Écrivez les équations de dissolution des substances suivantes en incluant l énergie impliquée dans l équation de dissolution. 1) HF ΔH = -61,4 kj/mol. 2) HNO 3 ΔH = -33,3 kj/mol. 3) KI ΔH = 20,5 kj/mol. 5. Soit les équations suivantes: 1. P 4 O 6 (g) P 4 (s) + 3 O 2 (g), ΔH = 1722,0 kj, 2. N 2 (g) + O 2 (g) kj 2 NO (g), 3. N 2 (g) + O 2 (g) N 2 O 5 (g), ΔH = - 41,9 kj, 4. 2 Ag (s) + S (s) Ag 2 S (s) kj, 5. Cl 2 (g) + O 2 (g) + 74,2 kj Cl 2 O (g). Lesquelles sont endothermiques? a) 1, 3 et 5. b) 2, 4 et 5. c) 2, 3 et 4. d) 1, 3 et 4. e) 1, 2 et a) On dissout 21,4 g de chlorure de lithium (LiCl (s) ) dans un calorimètre contenant ml d eau. La température de l eau passe de 18,0 C à 26,9 C. Calculez la chaleur molaire de dissolution du LiCl (s) et dites si cette dissolution est endothermique ou exothermique. b) La dissolution de 2,4 g de chlorure d ammonium solide (NH 4 Cl) dans 400 ml d eau a entraîné une diminution de température de l eau de 2,0 C. Calculez la chaleur molaire de dissolution du NH 4 Cl et dites si cette dissolution est endothermique ou exothermique. c) Comment peut-on interpréter la différence entre la dissolution du chlorure de lithium solide et celle du chlorure d ammonium solide dans l eau? Expliquez à l aide de la notion d énergie fournie et libérée. 7. On mélange 100 g d eau à 20 C, 150 g d eau à 30 C et 50 g d eau à 10 C. Quelle est la température de l eau finale du mélange? 3

4 8. Quelle est la chaleur molaire de la réaction suivante : C (s) + 2 H 2 (g) CH 4(g) à partir des réactions suivantes : CH 4 (g) + 2 O 2 (g) 2 H 2 O (l) + CO 2(g), ΔH = -891,6 kj/mole, C (s) + O 2 (g) CO 2 (g), ΔH = -394,1 kj/mole, H 2 (g) + O 2 (g) H 2 O (l), ΔH = -286,3 kj/mole. 9. Vous faites brûler 0,62 g de phosphore (P 4 ). La température des 200 ml d'eau du calorimètre augmente de 10 C au cours de cette combustion. Quelle est la chaleur molaire de combustion du phosphore? (Réponse en tenant compte des chiffres significatifs). 10. Vous faites brûler 353,6 g de soufre (S 8 ). La température des 200 ml d'éthanol du calorimètre s'élève de 10 C au cours de cette combustion. La capacité thermique de l'éthanol est de 2,4 et sa masse volumique est de 0,935. Quelle est la chaleur molaire de combustion du soufre? 11. Écrire la réaction balancée de la combustion du butane (C 2 H 6 ). Faites le bilan énergétique de la réaction en vous servant du tableau des énergies de liaison en annexe. Calculez la chaleur molaire de combustion du butane. 12. Calculez la chaleur molaire de fusion de la paraffine, C 25 H 52, si, au cours de la fusion de 10,0 g de paraffine, la température de 100 ml d'eau du calorimètre est passée de 25,0 C à 28,5 C. 13. Trouvez la chaleur absorbée par les molécules d'eau lors de la fusion d'un bloc de glace d un kg à partir de l'équation suivante: H 2 O (s) H 2 O (l), ΔH = 5,03 kj/mol. 14. Au cours d'une expérience, on a augmenté la température d'un certain volume d'eau de 20 C à 50 C. La quantité de chaleur reçue au cours de chauffage est de joules.. Quel est ce volume d'eau? 15. Un bloc de fer d'une masse de 100 g reçoit joules en chaleur. Cette énergie porte la température du bloc de fer à 150 C. Sachant que la chaleur molaire du fer vaut, quelle est la température initiale du bloc? 4

5 16. Le tableau suivant illustre le bilan énergétique de quelques réactions: N 2(g) + O 2(g) NO (g), ΔH = + 90,3 kj/mol, N 2(g) + O 2(g) NO 2(g), ΔH = + 33,8 kj/mol, N 2(g) + O 2(g) N 2 O 5(g), ΔH = + 15 kj/mol. 17. Déterminez en appliquant la loi de Hess, le ΔH de la réaction suivante: 2 NO (g) + O 2(g) 2 NO 2(g). a) Quelle découverte importante Lavoisier a-t-il faite en étudiant la combustion du mercure? b) Pourquoi cette découverte a été une étape importante dans le développement de la chimie? 18. Expliquez brièvement le fonctionnement et les transferts d'énergie dans un système de chauffage à air chaud. 19. Décrivez comment la combustion de combustible fossile a joué un rôle important au niveau démographique, social et économique. 20. Considérons les graphiques suivants :

6 3 Lesquels illustrent des réactions exothermiques? a) 1, 2 et 5 b) 2, 3 et 5 c) 2, 3 et 4 d) 1, 3 et 4 e) 2, 4 et Lors d'une activité expérimentale, quelles sont les étapes à suivre? 6

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