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thermochimie lycée . .
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. écrire l'équation bilan mettant en jeu une mole d'éthane. établir un cycle de transformation s permettant de passer des réactifs aux produits en faisant intervenir les énergies de liaisons. en déduire la chaleur de réaction de vapocraquage. 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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