CORRECTION Séance n 1 Semaine du 22/09/2014

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1 TUTORAT UE CORRECTION Séance n 1 Semaine du 22/09/2014 Thermodynamique Pr. NURIT. Séance préparée par les tuteurs de la Fed. QCM n 1 : B, D Zn solide (T = 0 C) Zn solide (T = 419,5 C) Zn liquide (T = 419,5 C) Zn liquide (T = 700 C) ΔH 1 = m c ΔT = 0, ,5 = 87,465 kj ΔH 2 = m L = 0,5 102 = 51 kj ΔH 3 = m c ΔT = 0, ,5 = 67,320 kj ΔH tot = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 = 205,8 kj C. Faux. Calorimètre Enceinte ouverte Pression constante ΔP = 0 ΔH = Q d Bombe calorimétrique Enceinte fermée Volume constant ΔV = 0 ΔU = Q d E. Faux. Variables d état extensives : variables proportionnelles à la quantité de matière que contient le système : chaleur, travail, volume, énergie interne, enthalpie, entropie. QCM n 2 : A, B, D, E A. Vrai. C. Faux. C = m eau c eau = ,18 = 14,63 kj. K -1 Δ r U = Δ r H RTΔn or Δn gaz = 0 donc Δ r H = Δ r U E. Vrai. Δ r H = - Q r = - C x ΔT = - (14,63 60) = - 877,8 kj soit /4,18 = kcal donc l équivalent énergétique est de 210 kcal. F. Toutes les propositions précédentes sont fausses. 2014/2015 Tutorat UE 1 Séance n 1 1 / 5

2 QCM n 3 : F ΔH = ΔU + RTΔn gaz or T = 298 K et Δn gaz = -1,5 d où Δ f H = Δ f U + RTΔn gaz = - 280,8 + 8, ,5 = - 284,5 kj.mol -1 B. Faux. Δ f H < 0 la réaction est donc exothermique. C. Faux. D. Faux. Par méthode de combinaison d équations nous obtenons : ( -1) C (graphite) + 2 H 2 (g) " CH 4 (g) : CH 4 (g) " C (gr) + 2 H 2 (g) C (gr) + O 2 (g) " CO 2 (g) 2 H 2 (g) + O 2 (g) " 2 H 2 O (l) CH 4 (g) + 2 O 2 (g) " CO 2 (g) + 2 H 2 O (l) Δ c H (CH 4(g) ) = -Δ f H (CH 4(g) ) + Δ c H (CO 2(g) ) + 2 x Δ f H (H 2 O (l)) = - 77,33 + (- 393,5) + (2 x - 284,5) = - 885,2 kj.mol -1 E. Faux. Δ c H < 0 la réaction est donc exothermique. F. Vrai. QCM n 4 : B Afin de déterminer la variation d enthalpie on utilise la méthode par combinaison d équations : CO (g) + ½ O 2(g) CO 2(g) 1 H 1 = kj 3 H 2(g) + 3/2 O 2(g) 3 H 2 O (g) 3 H 2 = - 667,5 kj CO 2(g) + 2 H 2 O (g) CH 4(g) + 2 O 2(g) -1 H 3 = + 906,5 kj CO (g) + 3 H 2(g) CH 4(g) +H 2 O (g) r H (A) = H H 2 - H 3 = - 41 kj C. Faux. Elle est exothermique : r H < 0 D. Faux. Il n est pas seul dans sa phase, il est mélangé avec de l eau (H 2 O (g) ). Ne sachant pas si la réaction est totale il est peut être même mélangé avec du CH 4(g) et du O 2(g). E. Faux. ΔU = ΔH RTΔn gaz avec Δn gaz = (2 + 1) (2 + 1) = 0 donc ici ΔU = ΔH (RTΔn gaz = 0) 2014/2015 Tutorat UE 1 Séance n 1 2 / 5

3 QCM n 5 : B, D C (gr) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) f H CH4 (g) = r H 1 C (gr) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ f H CO2 (g) = r H 2 H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l) Δ f H H2O (l) = r H 3 C. Faux. 2 Δ r H = 4 Δ r H Δ r H 2 2 Δ r H 1 E. Faux. Attention aux valeurs : T est en Kelvin et non et C et Δn correspond au nombre de moles de gaz uniquement soit ; Δ r U = Δ r H 8, (1 3) QCM n 6 : C, D Il faut procéder en plusieurs étapes. Pour obtenir le H r de la réaction R1 il est impératif de connaître les H de chacun de ses constituants. Il nous manque celui de l'éthanol. Cependant il est donné son H de combustion, or nous pouvons écrire son équation ainsi : C 2 H 5 OH (l) + 3 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l). Selon la loi de Hess on trouve que H f C 2 H 5 OH = kj.mol -1 Ainsi, selon la loi de Hess : H r (R1) = 2 H f (C 2 H 5 OH) + 2 H f (CO 2 ) - H f (C 6 H 12 O 6 ) = kj. B. Faux. C. Vrai. Il faut calculer G = H T S = -120 (88, ) = -146,3 kj.mol -1 G < 0 donc la réaction est spontanée. E. Faux. QCM n 7 : C Δ f H Na (s) + ½ Cl 2 (g) NaCl (s) (Na + Cl - (s) ) L (cond)? ½E L Na (g) + Cl (g) E R E i A E Na + (g) + Cl - (g) Δ f H = ½E L - L (cond) + A E + E i + E R B. Faux. C. Vrai. L (cond) = - Δ f H + ½ E L + A E + E i + E R = - (-407,27) + 243/ ,77 = -108 kj.mol -1 D. Faux. E. Faux. L énergie réticulaire représente l énergie libérée, E R < /2015 Tutorat UE 1 Séance n 1 3 / 5

4 QCM n 8 : A, C, D A. Vrai, un corps pur peut être un corps simple (ex. O 2 ) B. Faux, attention au changement d état de l eau. C. Vrai. D. Vrai, Δ r H 298 = Δ r H (C p H 2 CO 3 - C p H 2 O - C p CO 2 ) ( ) = - 20,3 kj.mol -1. E. Faux, le n C p ΔT est insignifiant par rapport au Δ r H (en J contre des kj). De plus on voit bien que l'enthalpie résultante ne varie pas beaucoup selon la température. QCM 9 : B, D Elle s exprime en J.K 1 ou en J.K 1.mol -1. Attention aux exposants! C. Faux. Au cours d un changement d état : ΔS = L/T avec T = t du changement d état en Kelvin et L = chaleur latente Le corps pur est alors parfaitement cristallisé. E. Faux. Comme ΔG = ΔH T x ΔS, une réaction favorisée d un point de vue entropique peux être défavorisée d un point de vue enthalpique (exemple du frigo). QCM n 10 : A, B, C, E A. Vrai. Δ r H (298K) = 2 Δ f H (Lactate) - Δ f H (Glucose), donc : Δ f H (Glucose) = 2 Δ f H (Lactate) Δ r H (298K) = 2 (-673,6) - (-74,2) = kj.mol -1 Δ r S (298K) = 2 S (Lactate) - S (Glucose) = 2 192,1-209,2 = 175 J.K -1 C. Vrai. On regarde le signe de Δ r G Δ r G = Δ r H - TΔ r S = -74, = J < 0, donc la réaction est bien spontanée dans le sens 1. D. Faux. Δ r H (310K) = Δ r H (298K) + ΔT [(n.c P ) produits - (n.c P ) réactifs ] = -74, ( ) (2 127,6-219,2) = J.mol -1 = -73,768 kj.mol -1 E. Vrai. Δ r S (310K) = Δ r S (298K) + ln(t 2 /T 1 ) [(n.c P ) produits - (n.c P ) réactifs ] = ln (310/298) (2 127,6-219,2) = 176,42 J.K -1.mol -1 QCM n 11 : A, D A. Vrai B. Faux. Cette réaction est exothermique (la variation d enthalpie est négative) c est à dire qu elle libère de l énergie. C. Faux. Δ r G = Δ r H TΔ r S = -304 (298 (-0,3303)) = - 205,6 kj.mol -1 E. Faux. L enthalpie libre est négative (Δ r G = -205,6 kj.mol -1 ) donc la réaction est spontanée dans le sens direct. 2014/2015 Tutorat UE 1 Séance n 1 4 / 5

5 QCM 12 : C, E 1 ZnS(s)+ 3/2 O2 (g) 1 ZnO(s) + 1 SO2 (g) B. Faux. fh O2 = 0 car corps simple. C. Vrai. rh = fh ZnO + fh SO2-3/2 fh O2 - fh ZnS fh ZnO = ( rh - fh SO2 + fh ZnS) = [- 927,5 (- 296,8) + (-206)] = 836,7 kj.mol-1. D. Faux. rh < 0 donc la réaction dégage de la chaleur, elle est exothermique. E. Vrai. Calcul de rs : rs = S produits - S réactifs = (S ZnO + S SO2) (S ZnS+ 3/2 S O2) = - 73,2 J.K-1.mol-1 Calcul de rg : rg = rh - T rs = - 927,5 (298 73,2.10-3) = - 905,7 kj.mol-1 rg < 0 : La réaction est spontannée. 2014/2015 Tutorat UE 1 Séance n 1 5/5