Données: Données: C = 33,3 0,013 t J K 1 mol 1

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1 Calculer la pression et la température atteintes lors de l'explosion, à volume constant, d'un mélange d'un volume de propane et de 25 volumes d'air. On admettra que tous les gaz sont parfaits, que l'air contient 20% d'oxygène et 80% d'azote et que la réaction est pratiquement adiabatique. Initialement, les gaz sont à 25 C et sous la pression P 0 = 1 bar. Enthalpie standard de combustion du propane, à 25 C, l'eau formée étant gazeuse: r H 0 = 2041 kj mol 1 Capacités thermiques molaires à P = constante, en J K 1 mol 1, en fonction de la température absolue T: pour CO 2 : 30,50 2, T pour N 2 : pour H 2 O g : 27,17 0, T 30,30 0, T Evaluer la température maximale atteinte par la flamme d'un chalumeau oxyacétylénique alimenté par des gaz à 25 C et sous 1 bar, dans les proportions stœchiométriques. Enthalpie standard, à 25 C, de la combustion complète de l'acétylène C 2 H 2, l 'eau formée étant vaporisée: kj mol 1. Capacité thermique molaire à pression constante égale à un bar: pour CO 2 g : pour H 2 O g : C 1 = 36,8 0,011 t C 2 = 33,3 0,013 t où t est la température dans l'échelle Celsius, C 1 et C 2 étant exprimées en J K 1 mol 1. Calculer la température maximale de la flamme d'un chalumeau alimenté par CO et O 2 dans les proportions stœchiométriques et sous pression constante égale à 1 bar, à 25 C, dans les deux cas suivants: a. l 'oxygène est pur. b. l'oxygène est mélangé à l'azote dans les proportions de 1 volume de O 2 pour 4 volumes de N 2. Enthalpie standard de formation à 25 C: pour CO 2 g : 394 kj mol 1 pour CO g : 111 Capacité thermique molaire à P = cste = 1 bar, exprimée en J K 1 mol 1, en fonction de la température absolue T: pour CO 2 g : 30,53 12, T pour N 2 g : 27,17 4, T On réalise la combustion, sous pression constante égale à 1 bar, de l'hydrogène dans un chalumeau oxhydrique, les deux gaz étant dans les proportions stœchiométriques et à 25 C initialement. Calculer la température maximale que peut atteindre la flamme du chalumeau. Enthalpie standard de formation, à 25 C, de H 2 O g = 241,8 kj mol 1. Capacité thermique molaire à P = cste = 1 bar de H 2 O g : C = 33,3 0,013 t J K 1 mol 1 où t est la température dans l'échelle Celsius.

2 1)Calculer l'enthalpie standard de l'oxydation de SO 2 g en SO 3 g, à 100 C. 2)Calculer la chaleur de cette réaction à volume constant et à 500 C. Enthalpies standard de formation: pour SO 2 g : 296,8 kj mol 1 pour SO 3 g : 395,9 Capacités thermiques molaires à pression constante (1 bar): O 2 g : 29,4 J K 1 mol 1 SO 2 g : 39,9 SO 3 g : 50,2 1)Calculer l'enthalpie standard de formation, à 25 C, de la cyanamide, solide de formule CN 2 H 2. 2) Calculer la chaleur de la réaction de formation à volume constant, à 25 C, de la cyanamide solide. Enthalpie standard de formation: pour CO 2 g : 394 kj mol 1 pour H 2 O l : 286 Enthalpie standard de combustion de la cynamide (s) = 742 kj mol 1. 1)Calculer l'enthalpie standard de combustion de NH 3, à 525 C. 2) Calculer l'enthalpie standard de l'oxydation catalytique de NH 3 donnant NO g et H 2 O g, à 525 C. Enthalpie standard de formation: pour NH 3 g : 45,9 kj mol 1 pour NO g : 90,4 ' ' pour H 2 O g : 241,8 Capacités thermiques molaires à pression constante (1 bar): gaz diatomiques : 29,2 J K 1 mol 1 NH 3 : 35,7 H 2 O g : 33,6 Calculer l'enthalpie standard de la réaction effectuée à 25 C: CuSO 4 aq Zn s ZnSO 4 aq Cu s Enthalpie standard de formation: pour CuSO 4 s : 770 kj mol 1 pour ZnSO 4 s : 980 Enthalpie standard de dissolution: pour CuSO 4 s : 73,3 kj mol 1 pour ZnSO 4 s : 81,3 ' '

3 Pour la réaction H 2 g 2 H g la chaleur de réaction à volume constant, à 25 C, est égale à 434 kj mol 1. Calculer l'enthalpie standard de cette réaction à 1025 C. les gaz sont considérés comme parfaits, de capacités thermiques molaires moyennes à volume constant entre 25 C et 1025 C: 20,8 J K 1 mol 1 pour les gaz diatomiques 12,5 pour les gaz monoatomiques. Calculer l'enthalpie standard de la réaction d'ionisation de HCN en solution aqueuse : HCN g H + aq CN aq Données à 25 C: Enthalpie standard de neutralisation de HCN (g) par la soude en solution: H 1 = 10 kj mol 1 Enthalpie standard de dissociation de l'eau: H 2 O l H + aq OH aq H 2 = 57,3 kj mol 1 Dans un récipient adiabatique et maintenu sous pression constante égale à un bar, on réalise la réduction de l'oxyde ferrique Fe 2 O 3 par l 'aluminium, le mélange initial étant à 25 C et dans les proportions stœchiométriques. Calculer la température des produits formés. Enthalpie standard de formation à 25 C: pour Fe 2 O 3 s : 824,6 kj mol 1 pour Al 2 O 3 s : 1676 Capacité thermique molaire à P = cste = 1 bar: pour Fe s : 25,1 J K 1 mol 1 pour Al 2 O 3 s : 76,1 Calculer l'enthalpie standard de formation à 1000 K de MnO (s). Enthalpie standard de formation de MnO (s) à 25 C: 385,4 kj mol 1. Capacités thermiques molaires à P = constante = 1 bar, exprimées en J K 1 mol 1 : pour MnO s : C 1 = 33,9 28, T 2, T 2 pour Mn s : C 2 = 11,3 53, T 20, T 2 pour O 2 g : C 3 = 26,0 11, T 2, T 2 où T est la température absolue.

4 1)Calculer l'énergie de la liaison C-H et l'énergie de la liaison C-C dans les alcanes, en admettant que ces énergies ne dépendent pas de l'alcane considéré. 2)En déduire l'expression, en fonction de n, de l'enthalpie de combustion d'un alcane non ramifié de formule brute C n H 2n 2. Enthalpie standard de combustion: pour CH 4 : H 1 = 890 kj mol 1 pour C 2 H 6 : H 2 = 1560 pour H 2 : H 3 = 286 pour le graphite: H 4 = 394 Calculer l'énergie réticulaire du bromure de potassium KBr à l'aide des données suivantes relatives à l'état standard et à 25 C: Enthalpie de formation de KBr (s) kj mol 1 Enthalpie de sublimation de K (s) Energie de la liaison Br-Br Energie d'ionisation de K Affinité électronique de Br Enthalpie de vaporisation de Br 2 l... 30,7 Enthalpie standard de sublimation du graphite: L s = 716 kj mol 1. Energie de la liaison H-H: 436 kj mol 1. La chaleur de la réaction CH 4 Cl 2 CH 3 Cl HCl effectuée à pression constante (1 bar) n'est pas mesurable directement à cause des trois autres réactions de substitution se produisant dans les mêmes conditions Définir et calculer l'affinité électronique du brome. Données relatives à l'état standard et à 25 C: Enthalpie de formation de NaBr (s) kj mol 1 expérimentales. Calculer cette chaleur de réaction, à 25 C, à partir de celles des réactions suivantes effectuées à 25 C sous 1 bar: CH 4 O 2 CO 2 2H 2 O l H 1 = 891 kj CH 3 Cl 3 2 O 2 CO 2 HCl H 2 O l H 2 = 686 H O 2 H 2 O l H 3 = H Cl 2 HCl H 4 = 93 Energie réticulaire de NaBr (s) Energie de la liaison Br-Br Energie d'ionisation de Na Enthalpie de sublimation de Na Enthalpie de vaporisation de Br 2 l ' ' ' '

5 La dissociation de NO 2 g en NO g et O 2 g est une réaction d 'ordre 2. Dans un récipient de volume invariable maintenu à température constante, on introduit NO 2 pur sous une pression initiale P 0 = 100 mm Hg. A t = 12 s, on observe que la pression totale est égale à 101 mm Hg. Quelle est la durée nécessaire pour que la pression totale augmente de 125 à 126 mm Hg? N 2 O 5 dissous dans CCl 4 se dissocie selon la réaction: N 2 O 5 2 NO O 2 A 30 C on obtient les résultats suivants: Déterminer: [ N 2 O 5 ] mol L 1 0,085 0,170 0,255 d[ N 2 O 5 ] mol L 1 h 1 dt 0,025 0,050 0,075 a. l 'ordre de la réaction, b.la constante de vitesse, c.le temps de demi-réaction, A t = 0, on mélange des volumes égaux de solutions d'éthanoate d'éthyle et de d.la proportion de N 2 O 5 restant à t = 7,2 h. soude de même concentration initiale égale à 0,02 mol L 1. A t = 10 min, on observe que 20% de l'ester est saponifié. En admettant que la réaction est d'ordre 1 par rapport à chaque réactif, déterminer à quelle date 99% de l'ester sera saponifié. A température élevée, l'éthanal gazeux se décompose en méthane et monoxyde de carbone selon une réaction d'ordre 2. En partant d'éthanal pur maintenu à température constante dans un récipient de volume invariable, on observe que la pression totale, initialement égale à 180 mm Hg, augmente de 30 mm Hg en 5 minutes. A quelle date la pression atteindra-t-elle 240 mm Hg?

6 A température suffisamment élevée, le gaz ammoniac NH 3 se dissocie en Dans un récipient vide initialement, on introduit FeSO 4 s qui se dissocie diazote et dihydrogène. selon : 2FeSO 4 s! Fe 2 O 3 s SO 2 g SO 3 g Etablir la relation entre le taux de dissociation, τ, la pression totale et la constante d'équilibre. A la température θ, on trouve τ = 0,8 si P = 81 bars. A 929 K, la pression totale vaut 0,9 bar. Calculer la pression totale si, à 929 K, on introduit FeSO 4 s dans le récipient contenant initialement SO 2 pur sous une pression de 0,6 bar. Calculer τ' si P ' = 25 bars, la température θ restant inchangée. Pour l 'équilibre CO 2 g C s! 2CO à 817 C, la constante La constante de l'équilibre CH 4 g! C s 2H 2 g vaut 0,41 à 500 C. d'équilibre est égale à 10. Déterminer la composition du mélange si la pression totale est égale à 4 bars. Calculer les pressions partielles des constituants du mélange. Quelle doit être la pression totale pour que le mélange ne contienne que 6% de CO seulement? Calculer la valeur de cette constante à 850 C sachant que l'enthalpie standard de la décomposition du méthane est égale à 74,9 kj entre 500 C et 850 C. Dans un récipient vide on introduit 1 mole de CH 4 que l' on maintient à 850 C et sous 1 bar. Calculer le taux de dissociation du méthane et les pressions partielles des constituants du mélange gazeux.

7 L'acroléine est un composé organique liquide à 25 C et sous pression égale à un bar, que l'on peut représenter par la formule: CH 2 =CH C H O 1)Calculer l'enthalpie standard de formation de l'acroléine liquide à 25 C. 2) Calculer l'énergie de la liaison C = C dans cette molécule. Tous les corps sont dans leur état standard et à 25 C. Toutes les valeurs sont exprimées en kj mol 1. Calculer l'énergie de la liaison C-O dans l'éthanol. Données relatives à l'état standard et à 25 C: Enthalpie de formation de l'éthanol (g): 237 kj mol 1. Chaleur latente de sublimation du graphite: 716 kj mol 1. Energies de liaison exprimées en kj mol 1 : E H H = 436 ; E C C = 347 ; E O O = 494 E C H = 416 ; E O H = 460 Enthalpie de combustion de l 'acroléine, l 'eau formée étant gazeuse... H 1 = 1640 Enthalpie de formation de CO 2 g... H 2 = 394 Enthalpie de formation de H 2 O l... H 3 = 286 Enthalpie de sublimation du graphite... H 4 = 716 Enthalpie de vaporisation de l 'acroléine... H 5 = 6 Energies de liaison : dans H 2 : E H H = 436 dans O 2 : E O O = 494 dans l 'acroléine: E C H = 416 E C C = 347 E C=O = 728

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