CHIMIE Forme A RÉACTIONS CHIMIQUES I

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1 Commission scolaire des Laurentides CORRIGÉ CHIMIE Forme A RÉACTIONS CHIMIQUES I CHIMIE PRETEST Préparé par Isabelle Lapierre Janvier 2003 Révision février 2013

2 CHIMIE 5042 PRÉTEST FORME A RÉACTIONS CHIMIQUES I 1-A. 1-B. Dessiner, qualitativement, la courbe de réchauffement de la glace. Sur le graphique, indiquer les phases solide, liquide, gazeuse et les mouvements associés à chaque phase. Gazeux Liquide Solide Solide : vibration Liquide : vibration, rotation Gazeux : vibration, rotation, translation. 1-C. Vrai ou faux : 1) Lors de la fusion, l'eau existe sous 2 formes : liquide et solide. Vrai 2) Tant qu'il y a de l'eau liquide, la température est instable. Faux 3) Après que toute l'eau liquide soit sous forme de vapeur, la température ne peut plus monter. Faux 2-A. Nommer les 2 types de dissociation possibles et un exemple pour chacun. Rép. : Ionique, ex : H Cl (acide, base ou sel sont des exemples). Moléculaire, ex : C 12 H 22 O 11 (sucre, alcool ou huile sont des exemples). 2-B. Vrai ou faux : 1) Une dissociation moléculaire nécessite plus d'énergie qu'une dissolution ionique. Faux 2) C'est l'énergie cinétique des molécules d'eau qui est capable de briser la liaison ionique. Vrai 3) Une dissolution moléculaire conduit le courant électrique. Faux Page 1 de 8

3 3-A. Lorsque 1550 J sont donnés à un bloc d'aluminium de 5 g, la température est augmentée de 5 o C. B. On constate qu'il y a absorption de 1000 J lorsque l'on chauffe 1 g de fer et que la température passe de 0 o à 2222 o C. C. Pour brûler une feuille de papier de 0,05 g, la température augmente de C et la quantité d'énergie nécessaire est de 6,5 J. Corrigez l'énoncé fautif et justifiez à l'aide de la capacité thermique massique. c Al = 0,89 J / g. o C c Fe = 0,45 J / g. o C c Papier = 1,30 J / g. o C A. Q = mc T B. Q = mc T C. Q = mc T 1550 = 5 x 0.89 x = 1 x 0.45 x = 0.05 x 1.30 x = = 6.5 L'affirmation A est fausse : La capacité thermique massive correspond à la quantité de chaleur nécessaire (en joules) pour élever de 1 0 C la masse de 1 g d'une substance. Ce n'est pas ce qui se passe dans l'affirmation A. 4. Vrai ou faux : A. L'addition des chaleurs de réaction des réactions 1 et 2 ci-dessous, donne la chaleur de réaction de la réaction C + O 2 CO kj 2. C + ½ O 2 CO kj 3. C + ½ O 2 CO kj Faux B. La loi de Hess est un exemple de la loi de la conservation de la matière et de l'énergie. Vrai C. Le carbone de l'équation 1 réagit avec le CO 2 de l'équation 3 pour donner 283 kj. Faux D. Il n'est pas nécessaire de balancer les équations pour appliquer la loi de Hess puisque ce sont les ΔH qui s'additionnent. Faux 5. 2 H 2 + O 2 2 H 2 O Au départ, 2 moles de H 2 et une mole de O 2 sont insérées dans un récipient de 1 l. Après 10 secondes, il y a 1 mole de H 2, 0,5 mole de O 2 et 1 mole de H 2 O. Après 60 secondes, il y a 0,5 mole de H 2, 0,25 mole de O 2 et 2 moles de H 2 O. Après 100 secondes, les concentrations sont les mêmes qu'à 60 secondes. Page 2 de 8

4 A. Faites un graphique représentant les phénomènes décrits. Concentration (mol / L) 2 _ [ H 2 O ] 1 _ [ H 2 ] [O 2 ] temps (sec) B. Corrigez, au besoin, les 3 affirmations suivantes : 1) À t = 150 secondes, la vitesse de la réaction directe est égale à la vitesse de la réaction inverse. 2) En présence d'un catalyseur, la vitesse de formation de l'eau serait identique. (différente) 3) Si la température est augmentée, la vitesse de la réaction directe sera plus lente. (rapide) 6-A. Dessinez qualitativement une courbe de distribution de l'énergie cinétique des molécules. Énergie cinétique nombre de molécules Page 3 de 8

5 6-B. Qu'arrive-t-il à l'énergie seuil si on insère un catalyseur dans la réaction? Rép. : Elle diminue. 6-C. Corrigez les 2 énoncés fautifs : 1) En présence de catalyseur, le nombre de molécules possédant l'énergie nécessaire pour réagir augmente. 2) Sans catalyseur, l'énergie cinétique des molécules est faible et, par conséquent, il y aura davantage de collisions efficaces. 3) Plus on augmente la température, plus la probabilité de réaction augmente car, les molécules ont tendance à moins bouger. 4) Une augmentation de volume diminue la probabilité de collisions efficaces car, les molécules ont moins de chance de se rencontrer. 2) Sans catalyseur, l'énergie cinétique des molécules est faible et, par conséquent, il y aura moins de collisions efficaces. 3) Plus on augmente la température, plus la probabilité de réaction augmente car, les molécules ont tendance à plus bouger 7. ½ N 2 + O 2 NO 2 Calculez l'enthalpie de la réaction. Dites si la réaction est exothermique ou endothermique. N Ξ N : 945 kj / mol N N : 159 kj / mol O = O : 502 kj / mol O O : 142 kj / mol N = O : 470 kj / mol N O : 240 kj / mol ½ N 2 + O 2 NO 2 ½ N Ξ N 1 (0 = O) O - N = O ½ X x x 470* les 2 liens ont une valeur de 470 kj / mol ΔH : = kj / mol réaction endothermique Page 4 de 8

6 8. Trouvez les 3 énoncés fautifs et corrigez-les : Énergie (Kj) 150 _ 100 _ 50 _ 0 _ -50 _ Temps A. La réaction endothermique a un ΔH de 50 kj. B. La réaction inverse, endothermique, a une énergie d'activation supérieure à la réaction directe. C. Le complexe activé est au sommet de la courbe. D. L'enthalpie des produits de la réaction directe est inférieure à l'enthalpie des réactifs. E. Un catalyseur n'aura aucun effet sur l'énergie d'activation. F. Le Δ H de la réaction directe est égal au Δ H de la réaction inverse. A. La réaction endothermique a un ΔH de + 50 kj. E. Un catalyseur aura un effet sur l'énergie d'activation. F. Le Δ H de la réaction directe n'est pas égal au Δ H de la réaction inverse. 9. Faites le diagramme d'enthalpie des 2 réactions suivantes : A. ½ H 2 + O 2 H 2 O kj B. CO 2 + H kj CO + H 2 O 8 points A B Énergie ½ H 2 + O 2 (kj) _ H 2 O Énergie 42 _ CO + H 2 O (kj) 0 CO 2 + H 2 Page 5 de 8

7 10. Un bain contient 250 L d'eau chaude à 55 o C. La température étant trop élevée, un certain volume d'eau froide à 5 o C est ajouté jusqu'à ce que le bain atteigne une température de 40 o C. Quel volume d'eau froide a-t-on ajouté? mc Δt = - mc Δt 250 x 4.18 x (40-55) = - m x 4.18 x (40-5) = - m x = m 107 Litres 11. Soit : masse de Ca (OH) 2 : 3 g masse d'eau : 100 g température initiale de l'eau : 20 o C température finale de l'eau : 26 o C chaleur spécifique de l'eau : 4,18 J/ g. o C 5 points A. Calculez la chaleur de dissolution molaire du Ca (OH) 2 Q = mc Δt = 100 x 4.18 x (26-20) = 2508 J 1 mole Ca(OH) 2 = 74.1 g 0.04 mole = 2508 J x = 3 g 1 mole = x mole J B. La réaction est-elle endothermique ou exothermique? Rép. : Exothermique 12. Calculez le ΔH de la réaction du S avec H 2 en appliquant la loi de Hess. S ( s ) + H 2 (g) + 2 O 2 (g) H 2 SO 4 (l) 1) H 2 SO 4 (l) SO 3 + H 2 O (l) ΔH = 80 kj / mol 2) S ( s ) + 3/2 O 2 (g) SO 3 (g) ΔH = -395 kj / mol 3) H 2 O (l) H 2 (g) + ½ O 2 (g) ΔH = 286 kj / mol 5 points SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 S + 3/2 O 2 SO 3 H 2 + ½ O 2 H 2 O S + 2O 2 H 2 SO 4 ΔH = -80 kj / mol ΔH = -395 kj / mol ΔH = -286 kj / mol ΔH = -761 kj / mol Page 6 de 8

8 13. 2 H 2 + O 2 2 H 2 O Comment diminuer la vitesse de cette réaction? Proposez 3 moyens et expliquez. A. Ajouter un catalyseur qui va augmenter l'énergie d'activation. La vitesse de réaction sera plus lente. B. Diminuer la surface de contact entre les réactifs. C. Diminuer la concentration des réactifs. 14. Nommez 2 avancées technologiques ou 2 phénomènes naturels qu'on peut expliquer grâce aux échanges d'énergie. Exemples : four, geyser, réfrigérateur. 15. Expliquez pourquoi nous sentons un picotement en buvant une boisson gazeuse. Rép. : Quand on ouvre la bouteille de boisson gazeuse, les bulles de CO 2 tendent à vouloir s'échapper et remontent à la surface. C'est le pétillement du gaz que l'on sent. 16. Avant le flash électrique, les photographes utilisaient des ampoules au magnésium pour produire le flash de lumière nécessaire pour prendre des photos à l'intérieur des maisons. 2 Mg + O 2 2 MgO Expliquez le phénomène en vous basant sur la définition de réaction endothermique et exothermique. Rép. : Lorsque le magnésium s'unit à l'oxygène, il y a libération de lumière (flash) et d'énergie (chaleur). La réaction est donc exothermique. 17. Quels sont les transferts d'énergie impliqués dans un système de chauffage à air chaud? Rép. : Le brûleur produit de la chaleur dans une chambre à combustion. La chaleur est communiquée à l'air de l'échangeur de sorte que l'air chaud produit n'est pas en contact direct avec les flammes ni avec les gaz de combustion. Une soufflerie achemine l'air de la maison vers l'échangeur où il se réchauffe et le pousse ensuite vers les conduits de distribution. 3 points 18. À quoi sert un convertisseur catalytique à la sortie d'un tuyau d'échappement? Rép. : Il favorise le décomposition de NO en N 2 et O 2 car, le NO est un polluant alors que N 2 et O 2 ne le sont pas. Il contribue à diminuer la pollution engendrée par les gaz d'échappement Page 7 de 8

9 19. Expliquez, à l'aide de la cinétique chimique, pourquoi pendant un temps chaud et sec, il est interdit de faire des feux de camp dans les parcs. Rép. : L'énergie d'activation du bois sec est plus faible que celle du bois humide. Quand il fait chaud, la température de l'air et du bois est plus élevée. Le nombre de molécules dont l'énergie dépasse l'énergie seuil est plus grand et les possibilités de collisions efficaces entre les molécules de bois et d'oxygène augmentent. 20. Pourquoi une laine d'acier entreposée dans un endroit très sec ne rouille pas alors que dans un endroit humide, elle rouille? Rép. : Quand elle est humide, il y a de l'eau dans sa structure. L'eau réagit avec le fer de la laine d'acier et l'oxygène de l'air. Quand l'eau est absente la réaction n'a pas lieu. Page 8 de 8