CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
Applications directes du cours
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Processus élémentaires ?
1 • Parmi les équations suivantes, quelles sont celles qui
ne peuvent sûrement pas représenter un processus
élémentaire ?Que peut-on dire des autres ?Justifier la
conclusion.
a. N 2 +3H 2 c 2NH 3
b. CH 3 +Br c CH 3Br
c. CH 3CH 3 +Br c CH 3CH 2 +HBr
d. CH 4 +Br c CH 3Br + H
e. N+3H c NH 3
f. 1/2 N 2 +3/2 H 2 c NH 3
g. NH 2 +H c NH 3
h. 2H +2O c H 2O 2
i. Br +Br +Br c Br 2 +Br
j. CH 3CHO c CH 4 +CO
2•Écrire la loi cinétique correspondant aux processus
élémentaires identifiés.
2
Formation de radicaux
1 • Écrire la formule développée des molécules de propane,
d’éthoxyéthane et de dichlorométhane.
2 • Écrire la formule développée des différents radicaux
pouvant se former par rupture homolytique d’une liaison
dans chacune de ces molécules. Préciser dans chaque cas
la liaison rompue.
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Influence de la température
1 • Écrire la formule développée de la molécule d’oxyde de
diméthyle. En déduire la formule développée des différents
radicaux pouvant se former par rupture homolytique d’une
liaison dans cette molécule. Préciser dans chaque cas la
liaison rompue.
2 • En supposant que ces deux réactions suivent la loi
d’Arrhenius avec le même facteur préexponentiel et que l’énergie
d’activation soit pratiquement égale à l’énergie de réaction,
calculer le rapport des constantes de vitesse à 400 °C.
3 • Sachant que le facteur préexponentiel est de 4 . 10 16 s –1 ,
calculer la constante de vitesse de la réaction la plus rapide
à 25 °C et à 400 °C. En déduire les temps de demi-réaction
correspondants. Quelle conclusion peut-on en
tirer ? SOS
Données :
Énergies de liaison (kJ . mol –1 ) : C–H : 415 ; C–O : 350.
SOS : Déduire l’ordre de réaction à partir de l’unité de
la constante de vitesse.
4
Diagramme énergétique
Indiquer l’aspect du diagramme donnant les variations de
l’énergie potentielle E p en fonction de la coordonnée de
réaction dans les trois cas suivants SOS :
a. CH 3 + CH 3 ⎯→ C 2H 6
L’énergie molaire d’activation est de 16 kJ . mol −1 .
b. CH 4 + OH ⎯→ CH 3 + H 2O
L’énergie molaire d’activation est de 52 kJ . mol −1 .
c. H + O 2 ⎯→ OH + O
L’énergie molaire d’activation est de 70 kJ. mol −1 .
Données :
Énergie de liaison (kJ. mol -1 ) : C–H : 415 ; C–O : 356 ;
C–C : 345 ; O–H : 463 ; O=O dans O 2 : 498.
SOS : Évaluer l’énergie de réaction à partir des énergies
de liaison.
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Seuil de fréquence
pour une photolyse
1 • Rappeler la formule de Lewis de la molécule de dichlore.
2 • Pour rompre homolytiquement une liaison chimique
entre deux atomes A et B, il faut fournir une énergie minimale,
appelée énergie de liaison A–Bet notée D AB .Quelle
relation la fréquence v d’une radiation doit-elle vérifier
pour que l’absorption d’un de ses photons provoque la dissociation
de la liaison A–B ?
3•Sachant que D C12 vaut 2,52 eV, calculer la fréquence,
puis la longueur d’onde limite d’une radiation susceptible
de dissocier les molécules de dichlore Cl 2 .Situer cette
radiation par rapport à l’intervalle des radiations
visibles. SOS
SOS : 1 eV = 1,6 . 10 –19 J.
6
État photostationnaire
1 • Le spectre d’absorption de la vapeur de dibrome est
reproduit sur le document ci-dessous. En déduire la couleur
de la vapeur de dibrome.
(L . mol –1 . cm –1 Spectre d’absorption du dibrome en phase gazeuse
e
)
150
100
50
0
250 300 400 500 600 l (nm)