Chimie BI réactions endothermiques et exothermiques exercices

Transcription

1 Chimie BI réactions endothermiques et exothermiques exercices 1. Écris une équation équilibrée pour la combustion complète du pentane C 5 H Écris une équation équilibrée pour la combustion complète du pentane C 8 H Écris une équation équilibrée pour la combustion complète du pentane C 11 H La combustion de l'acétylène, C 2 H 2 est exothermique. a. Explique pourquoi à l'aide de la rupture et de la formation de liaison. b. Écris l'équation thermochimique de combustion c. Dessine le diagramme énergétique de la réaction. 5. La formation de l'éthène, C 2 H 4, à partir de ses éléments est endothermique alors que sa combustion est exothermique. a. Explique pourquoi à l'aide de la rupture et de la formation de liaison. b. Écris les réactions thermochimiques de formation et de combustion de l'éthène. c. Dessine les diagrammes énergétiques des deux réactions. 6. Si une réaction globale est endothermique, quel processus met en jeu le plus d'énergie : rompre les liaisons des réactifs ou former les liaisons des produits? 7. La formule du butane est C 4 H 10. a. Écris la formation du butane à partir de ses éléments. b. Sachant que l'énergie de liaison moyenne pour H-H est de 432 kj/mol, calcule l'énergie nécessaire pour rompre les liaisons de 5 mol d'hydrogène gazeux. c. Sachant que l'énergie de liaison moyenne pour C-C est de 347 kj/mol et pour C-H est de 413 kj/mol, calcule l'énergie produite en formant les liaisons de 1 mol de butane gazeux. d. Prédis si la formation du butane est exothermique ou endothermique. e. En fait, le carbone doit être à l'état gazeux pour pouvoir réagir avec l'hydrogène. La vaporisation du carbone est une réaction endothermique qui nécessite 715 kj/mol. Calcule la chaleur de formation du butane.

2 Chimie BI calorimétrie exercices 1. 10,0 g de glace sont ajoutés à 60,0 g d'eau. La température initiale de l'eau est de 26,5 C. La température finale du mélange est de 9,7 C. Quelle quantité de chaleur l'eau a-t-elle perdue? Réponse : - 4,2 kj 2. On chauffe 100,0 g d'éthanol de 25,0 à 50,0 C. Sachant que la chaleur massique de l'éthanol est de 2460 J. kg -1.K -1, calcule la quantité de chaleur que l'éthanol a gagné. Réponse : 6,15 kj 3. Un bécher contient 50 g d'un liquide à la température ambiante. On chauffe le bécher jusqu'à ce que le liquide gagne 10 C. Un deuxième bécher contient 100 g du même liquide à la température ambiante. On chauffe également ce bécher jusqu'à ce que le liquide gagne 10 C. Dans quel bécher le liquide gagne-t-il la plus grande quantité de chaleur? Réponse : le deuxième bécher 4. Quelle quantité de chaleur est requise pour élever la température de 789 g d'ammoniaque liquide de 25,0 C à 82,7 C? (chaleur massique de l'ammoniaque liquide = J. kg -1.K -1 ). Réponse : 210 kj 5. Une substance solide a une masse de 250,00 g. Elle est refroidie de 25,00 C et perd 4937,50 J de chaleur. Quelle est sa chaleur massique? Détermine de quelle substance il s'agit. Réponse : 790,0 J. kg -1.K On chauffe une pièce de métal qui a une masse de 14,9 g à 98,0 C. Quand on place le métal dans 75,0 g d'eau à 20,0 C, la température de l'eau augmente de 28,5 C. Quelle est la chaleur massique du métal? Réponse : 2,57 J. g -1.K On laisse tomber un morceau d'or (c = 129 J. kg -1.K -1 ) d'une masse de 45,5 g et à une température de 80,5 C dans 192 g d'eau à 15,0 C. Quelle est la température finale du système? Réponse : 15,5 C 8. Quand 0,050 moles d'acide nitrique réagissent avec 0,050 moles d'hydroxyde de potassium, la température du système augmente de 13,7 C. Sachant que la capacité thermique du système est de 209,2 J. C -1, calcule l'enthalpie de la réaction en kj.mol -1. Réponse : 57,4 kj/mol 9. Soit la réaction suivante : 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O(l) C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 (g) ΔH = 2824 kj.mol -1 Quelle est la variation d'enthalpie occasionnée par la production de 100,0 g de C 6 H 12 O 6? Réponse : 1569 kj

3 Chimie BI loi de Hess exercices 1. Calcule la variation d'enthalpie lors de la conversion du graphite en diamant sachant que : C(s, graphite) ΔH Ɵ = kj.mol -1 C(s, diamant) ΔH Ɵ = kj.mol -1 réponse : ΔH Ɵ = 2 kj.mol Calcule la variation d'enthalpie de formation de l'acétylène à partir de ses éléments : 2 C(graphite) + C 2 sachant que : C(graphite) ΔH Ɵ = - 393,5 kj.mol -1 + ½ O 2 (g) O(l) ΔH Ɵ = - 285,8 kj.mol -1 2C 2 + 5O 2 (g) 4CO 2 (g) + 2H 2 O(l) ΔH Ɵ = ,8 kj.mol -1 réponse : ΔH Ɵ = 226,6 kj.mol Sachant que : S(orthorhombique) SO 2 (g) ΔH Ɵ = - 296,06 kj.mol -1 S(monoclinique) SO 2 (g) ΔH Ɵ = - 296,36 kj.mol -1 calcule l'enthalpie pour la réaction suivante : S(orthorhombique) S(monoclinique) réponse : ΔH Ɵ = 0,3 kj.mol Calcule la variation d'enthalpie pour la réaction suivante : 2Al(s) + Fe 2 O 3 (s) 2Fe(s) + Al 2 O 3 (s) sachant que : 2Al(s) + 2Fe(s) O 2(g) Al 2 O 3 (s) ΔH Ɵ = ,8 kj.mol O 2(g) Fe 2 O 3 (s) ΔH Ɵ = - 822,2 kj.mol -1 réponse : ΔH Ɵ = -847,6 kj.mol L'enthalpie de combustion du C(s) est de -393 kj/mol. L'enthalpie de combustion du CO(g) est de -283 kj/mol. Calcule la variation d'enthalpie de la réaction : C(s) + ½ O 2 (g) CO(g) réponse : ΔH Ɵ = kj.mol -1

4 Chimie BI enthalpies de liaison exercices 1. Les énergies de liaison pour et HCl(g) sont de 435 kj.mol -1 et 413 kj.mol -1. La variation d'enthalpie pour la réaction suivante : + Cl 2 (g) 2HCl(g) est de -184 kj.mol -1. Calcule l'énergie de liaison du chlore. Réponse : ΔH Ɵ = 207 kj.mol Calcule la variation d'enthalpie de la combustion de l'hygrogène gazeux : 2 2H 2 O(g) Réponse : ΔH Ɵ = -486 kj.mol Calcule la variation d'enthalpie de la réaction suivante : 2C 2 + 7O 2 (g) 4CO 2 (g) + 6H 2 O(g) Réponse : ΔH Ɵ = kj.mol Sachant que : C(s) C(g) ΔH Ɵ = 716 kj.mol H(g) ΔH Ɵ = 872,8 kj.mol -1 et que l'énergie de liaison moyenne de C-H est de 414 kj.mol -1, calcule l'enthalpie standard de formation du méthane (CH 4 ). Réponse : ΔH Ɵ = -67 kj.mol Calcule la variation d'enthalpie de la réaction suivante : + I 2 (g) 2HI(g) Réponse : ΔH Ɵ = -9 kj.mol -1

5 Chimie BI thermochimie exercices de révision 1. Soit les équations thermiques suivantes: + ½O 2 (g) C ΔH = - 110,5 kj/mol ΔH = - 393,5 kj/mol calcule la chaleur molaire de combustion du monoxyde de carbone. Réponse: kj/mol 2. En te servant des équations suivantes: C 3 H 8 (g) + 103,8 kj/mol C (s) + 393,5 kj/mol + 1/2 O 2 (g) + 241,8 kj/mol Réponse: ,9 kj/mol 3. En te référant à la table des données suivantes: Équations ΔH (kj/mol) 2 H (g) (g) - 437,6 2 O 2 (g) - 496,8 + 2 CH 4 (g) - 75,2 C (g) + 4 H (g) CH 4 (g) -1671,6 H 2 O (g) - 242,7 calcule le ΔH en kj/mol de CH 4 pour la réaction: + 4 H (g) CH 4 (g) Réponse: - 950,4 kj/mol 4. Trouve la chaleur de formation de N selon l'équation: N 2 (g) 2 N étant donné les équations suivantes: N + 1/2 O 2 (g) NO 2 (g) ΔH = - 56,6 kj/mol

6 N 2 (g) + 2 O 2 (g) 2 NO 2 (g) Réponse: kj/mol ΔH = + 33,8 kj/mol 5. D'après les équations suivantes: SO 3 (g) + H 2 SO 4 (l) ΔH = - 80 kj/mol S (s) + 3/2 O 2 (g) SO 3 (g) ΔH = kj/mol ΔH = kj/mol Quelle est la valeur du ΔH de formation de l'acide sulfurique à partir de ses éléments: S (s) + + 5/2 O 2 (g) SO 4 (l) Réponse: kj/mol 6. À l'aide des équations thermiques ci-dessous: ΔH = kj/mol ΔH = kj/mol S (s) + 3/2 O 2 (g) SO 3 (g) ΔH = kj/mol S (s) O 2 (g) SO 4 (l) ΔH = kj/mol Calcule le ΔH de la réaction du trioxyde de soufre gazeux avec l'eau: SO 3 (g) + H 2 SO 4 (l) Réponse: kj/mol 7. Sachant que: Al 2 O 3 2 Al + 3/2 O 2 ΔH = kj/mol Cr 2 O 3 2 Cr + 3/2 O 2 ΔH = kj/mol calcule le ΔH de la réaction représentée par l'équation: 2 Al + Cr 2 O 3 Al 2 O Cr Réponse: kj/mol 8. À l'aide des équations suivantes: + ½O 2 (g) ΔH = -242 kj/mol ΔH = kj/mol C 25 H 52 (s) ΔH = kj/mol Calcule la chaleur molaire, ΔH, de la combustion de la cire à chandelle, C 25 H 52. C 25 H 52 (s) + 38 O 2 (g) 25 CO 2 (g) + 26 H 2 Réponse: kj/mol

7 9. Soient les équations suivantes: N 2 (g) 2 N ΔH = + 181,0 kj N 2 (g) + 2 O 2 (g) 2 NO 2 (g) ΔH = + 67,8 kj 2 N 2 (g) + 5 O 2 (g) 2 N 2 O 5 (g) ΔH = + 30,2 kj Au moyen des équations ci-dessus, calcule le ΔH de la réaction représentée par l'équation suivante: 4 N + 3 O 2 (g) 2 N 2 O 5 (g) Réponse: - 331,8 kj/mol 10. Étant donné les équations suivantes: C 2 + 7/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 ΔH = kj ΔH = kj 2 2 H 2 ΔH = -486 kj Calcule la chaleur molaire de formation de l'éthane C 2 H C 2 Réponse: - 84 kj/mol 11. Calcule la chaleur de combustion de l'éthane, C 2, en appliquant la loi de Hess aux équations suivantes: O 2 (g) 2 CO 2 (g) ΔH = - 786,2 kj 2 2 H 2 ΔH = - 483,4 kj C ΔH = + 84,5 kj Équation de la réaction: C 2 + 7/2 O 2 (g) 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (g) Réponse: ,8 kj/mol 12. Les deux équations suivantes sont pour les réactions dans lesquelles le bioxyde de carbone gazeux est produit de la combustion du carbone solide et du monoxyde de carbone kj C + ½O 2 (g) kj En utilisant ces deux équations, trouve combien de chaleur sera produite dans la

8 réaction suivante: C + kj Réponse: 111 kj 13. Voici les résultats expérimentaux obtenus lors de la combustion de 6,0 grammes de carbone dans un calorimètre. Masse de l'eau contenu dans le calorimètre: 500 grammes Variation de la température au cours de l'expérience: 15 Celsius Calcule la quantité de chaleur libérée par le carbone à partir de ces données calorimètriques. Réponse: J 14. Quelle quantité de chaleur est requise pour décomposer 22 grammes dioxyde de carbone, CO 2? Équation: CO 2 (g) ΔH = kj Réponse: 197 kj 15. Un calorimètre contient 230,0 g d'eau à 25 degrés Celsius. Ce calorimètre sert à mesurer la chaleur produite par 0,020 mole de phosphore qui brûle dans un excès d'oxygène. L'enthalpie de combustion du phosphore est de 1700 kj/mol. Si toute la chaleur produite est absorbée par l'eau, quelle variation de température l'eau subira-t-elle? Réponse: 35,2 degrés Celsius 16. Soit les données suivantes: Masse de Ca(OH) 2 (s) : 3,0 g Masse de H 2 : 100,0 g Température initiale de l'eau 20,0 degrés Celsius Température finale de l'eau 26,0 degrés Celsius Calcule la chaleur produite par la dissolution de 3,0 g de Ca(OH) 2 dans 100 g d'eau. Réponse: 2,51 kj 17- Détermine la quantité de chaleur produite par la combustion de 4 g de méthane, CH 4, à l'aide des données calorimétriques suivantes: Volume d'eau: 1,00 litre

9 Température initiale de l'eau: 20,0 degrés Celsius Température finale de l'eau: 32,0 degrés Celsius Équation de la réaction: CH O 2 CO H 2 O Réponse: 50,16 kj 18. On détermine expérimentalement que si 2,28 g d'octane, C 8 H 18, brûle dans un calorimètre, la température de l'eau de ce calorimètre s'élève de 2,4 degrés Celsius. Quelle est la masse de l'eau contenue dans le calorimètre, si la quantité de chaleur libérée a été de 102,3 kj. Réponse: 10,2 kg 19. On fait réagir 0,75 g d'oxyde de magnésium, MgO, dans un volume de 100 ml d'une solution de HCl 1.0 mol/l. La température initiale est de 24,3 degrés Celsius et la température finale est de 30,4 degrés Celsius. Calculez la quantité d'énergie libérée par la réaction, sachant que la chaleur massique de l'eau est de 4,18 J/g. C. On considère qu'un gramme de solution occupe un volume d'un millilitre. Réponse: 2,5 kj 19. Un calorimètre reçoit 6285 joules de chaleur grâce à une réaction de dissolution d'un acide dans l'eau. Compte tenu du fait que toute cette chaleur servira uniquement à chauffer l'eau du calorimètre qui a une masse de 300 g, quelle sera la variation de température que subira l'eau? Réponse: 5 degrés Celsius 20. Un calorimètre reçoit 9450 J de chaleur grâce à la réaction de dissolution d'une base dans l'eau. Compte tenu du fait que toute la chaleur servira uniquement à chauffer l'eau du calorimètre qui a une masse de 150 g, quelle sera la variation de température que subira l'eau? Réponse: 15 degrés Celsius 21. On dissout du NaOH dans l'eau. Masse de NaOH (s) utilisé: 2,00 g Masse d'eau dans le calorimètre: 100 g Variation de la température de l'eau: 5,0 degrés Celsius Quelle est la quantité de chaleur libérée lors de la dissolution de 2,00 g de NaOH (s) dans l'eau? Réponse: 2090 J