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thermochimie lycée

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cours 1
définitions et formules
chaleur de réaction

Quantité de chaleur échangée entre le milieu extérieur et le milieu réactionnel dans lequel se déroule cette réaction

  • exothermique: la réaction dégage de la chaleur (combustions)
  • endothermique : la réaction absorbe de la chaleur
  • athermique : pas de dégagement de chaleur (esterification)

énergie de liaison

Soit un corps diatomique AB, l'énergie de la liaison AB est l'énergie qu'il faut fournir à une mole de molécules, prises à l'état gazeux, pour les dissocier en leurs atomes constitutifs à l'état gazeux, à une température donnée.


chaleur de réaction et énergie de liaison

chaleur de réaction = S E liaisons rompues - S E liaisons formées

E : énergie de liaisons


chaleur molaire latente de changement d'état

chaleur échangée, sous pression constante, avec le milieu extérieur par une mole de ce corps lors du changement d'état.


exercice 1
vapocraquage de l'éthane

L'éthane est transformé en éthylène et dihydrogène, réactifs et produits sont gazeux.

  1. écrire l'équation bilan mettant en jeu une mole d'éthane.
  2. établir un cycle de transformation s permettant de passer des réactifs aux produits en faisant intervenir les énergies de liaisons.
  3. en déduire la chaleur de réaction de vapocraquage.
  4. cette réaction est elle favorisée à haute température.

énergie de liaison (kJmol-1 ) :H-H :432; C-H : 410 ; C-C: 348 ; C=C :612


corrigé
Q1= EC-C + 6 EC-H

Q2= -(EC=C + 4 EC-H+ EH-H)

Q= EC-C + 6 EC-H-(EC=C + 4 EC-H+ EH-H)

Q= [ EC-C + 2 EC-H] - [ EC=C + EH-H]

S E liaisons rompues -S E liaisons formées

Q=348 + 2*410 - 612-432 = 124 kJmol-1.


réaction endothermique favorisée par une élévation de température.




exercice 2
chaleur de combustion de l'éthanol

C2H6O(l)+3O2(g)---> 3H2O(l) + 2CO2(g)

Calculer la chaleur de combustion d'une mole d'éthanol liquide sachant qu'il se forme de l'eau liquide. En déduire le pouvoir calorifique de l'éthanol (46 gmol-1)

énergie de liaison (kJmol-1 ) :

C-O :356; C-H : 410 ; C-C: 348 ; H-O :460; C=O :795; O=O :494

chaleur molaire latente vaporisation (kJmol-1 ) : eau 41 ; éthanol 42,6


corrigé


Q1= 42,6 chaleur latente vaporisation éthanol

Q4= -3*41 =-123 opposé chaleur latente vaporisation eau

Q2= EC-C + 5 EC-H + EO-H+ EC-O+ 3EO=O

Q3= -[ 4EC=O + 6 EO-H ]

Q = Q1+ Q2+ Q3+ Q4

Q = 42,6- 123 + [EC-C + 5 EC-H + EO-H+ EC-O+ 3EO=O]-[ 4EC=O + 6 EO-H ]

Q=-80,4+S E liaisons rompues -S E liaisons formées

Q=-80,4 +348 +5*410 +460 +356 +3*494 -4*795 -6*460 = -1324 kJmol-1.

réaction exothermique


Pouvoir calorifique (positif) chaleur dégagée par la combustion complète d' 1 kg d'éthanol

1324/46*1000=28782 kJ kg-1.


exercice 3
combustion du glucose

C6H12O6(s)+6O2(g)---> 6H2O(l) + 6CO2(g) ...Q (1)

Calculer la chaleur de combustion Q d'une mole de glucose solide sachant qu'il se forme de l'eau liquide. En déduire le pouvoir calorifique du glucose (180 gmol-1) ainsi que la valeur énergétique en kJg-1.

6C(s)+6H2(g)+3O2(g) --->C6H12O6(s) Q1=-1260 kJmol-1 (2)

C(s)+O2(g)--->CO2 (g) Q2= -393 kJmol-1 (3)

H2(g)+0,5 O2(g)--->H2O(l) Q3= -282 kJmol-1 (4)


corrigé
la réaction (1) peut être obtenue en ajoutant :

C6H12O6(s)--->6C(s)+6H2(g)+3O2(g) 1260 kJmol-1

6 fois [C(s)+O2(g)--->CO2 (g)] 6*(-393) kJmol-1

6 fois [ H2(g)+0,5 O2(g)--->H2O(l)] 6*(-282) kJmol-1

Q=1260 -2358-1692= -2790 kJmol-1


pouvoir calorifique

2790*1000/180= 15500 kJ kg-1.

valeur énergétique

chaleur que dégage la combustion complète de 1g de glucose

2790/180=15,5 kJ g-1.


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