CHIMIE

Sous la pression de 101,3 kPa, le magnésium fond à 651 °C
et bout à 1107 °C ; les enthalpies molaires standard de
fusion et de vaporisation sont respectivement de 8,96 et
de 136,0 kJ . mol −1 . Exprimer l’enthalpie de réaction en
fonction de la température.
Données :
∆ f H° (kJ. mol −1 ) à 298 K et C p 0 (J. K −1 . mol −1) :
CO (g) : ∆ fH 0 = − 110,52 ; C p 0 = 32,4.
MgO (s) : ∆ fH 0 = − 601,83 ; C p 0 = 37,8.
C (graphite) : C p 0 = 22,2.
Mg : C p 0 (s) = 23,9 ; Cp 0 ()= 32,5 ; C p 0 (g)= 21,0.
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Enthalpies de liaison N/N
À 298 K, les enthalpies standard de formation ∆ fH° de
N(g), de H(g), de l’ammoniac NH 3(g) et de l’hydrazine
N 2H 4(g) sont respectivement, en kJ . mol –1 : + 472,70 ;
+218,0 ; –45,94 ; + 95,42.
Calculer les énergies de liaison N–H et N–N.
Comparer cette dernière valeur à l’enthalpie de dissociation
de la molécule de diazote. Que peut-on en conclure ?
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Enthalpies de liaison
et de combustion
Connaissant les enthalpies standard de formation, à 298 K,
en kJ . mol –1 :
méthane CH 4 (g) : – 74,60 ;
éthane C 2H 6 (g) : – 84,67 ;
éthène C 2H 4 (g) : + 52,40 ;
acétylène (ou éthyne) C 2H 2 (g) : + 227,40 ;
carbone C (g) : + 716,68 ;
hydrogène H (g) : + 218,00 ;
eau H 2O () : – 285,83 ;
dioxyde de carbone CO 2 (g) : – 393,51.
1 • Calculer les enthalpies de liaison C–H, C–C, C=C,
C≡C. SOS
2 • En déduire ∆ fH° =f(n) de l’alcane C nH 2n+2 .
3 • Calculer ∆ rH° =f(n) pour la réaction de combustion
de l’alcane C nH 2n+2 .
SOS : 1) Écrire les formules de Lewis des quatre molécules
d’hydrocarbure. Exprimer l’enthalpie d’atomisation de ces
molécules en fonction des enthalpies de liaison, puis en
fonction de leurs enthalpies standard de formation.
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Fabrication de l’acétylène
L’acétylène a longtemps été préparé à partir du carbure de
calcium CaC 2. La première étape est l’obtention, au four
électrique, du carbure de calcium, selon :
CaO(s) + 3 C(s) = CaC 2(s) + CO(g)
La deuxième étape est l’hydrolyse du carbure de calcium
selon :
CaC 2 + 2 H 2O = C 2H 2 + Ca(OH) 2
1 • Calculer l’enthalpie standard de la première réaction
à 298 K. En fait, la température du four est de 1700 °C et
le carbure de calcium est obtenu à l’état liquide. Calculer
∆ rH° dans ces conditions. SOS
2 • Le rendement énergétique de l’installation est de 60 %.
Calculer, en kW . h, l’énergie nécessaire pour produire
1tonne de carbure de calcium.
Données :
∆fH 0 (kJ . mol −1 ) à 298 K:CaC 2 (s) : − 62,78 ;
CaO (s) : − 635,09 ; CO (g) : − 110,53.
C p 0 (J . K −1 . mol −1 ):CaO (s) : 42,8;
CO (g) : 29,31 + 3,07 . 10 −3 . T ;
C (s) : 6,3 + 10,87 . 10 −3 . T ; CaC 2 (s) : 72,43.
Enthalpie molaire de fusion de CaC 2 (kJ . mol −1) : + 7,8.
Masses molaires (g . mol −1 ):Ca:40,08 ; C:12,01.
SOS : 1) Tenir compte du changement d’état.
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Applications du premier principe à la chimie
Utilisation des acquis
Combustion des alcanes
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On s’intéresse à la combustion des premiers alcanes :
méthane CH 4, propane C 3H 8, butane C 4H 10, couramment
utilisés comme combustibles domestiques.
À température ambiante, la combustion d’un alcane gazeux
C nH 2n+2 dans une quantité suffisante de dioxygène conduit
à la formation de CO 2 (gaz) et de H 2O ().
Données : (on travaille dans la suite à 25 °C sous 1 bar) :
Enthalpies standard de formation, notées ∆ fH 0 :
CO 2 (g) : − 394 kJ . mol −1 ; H 2O () :−286 kJ . mol −1 ;
C (gaz) : + 719 kJ . mol −1 .
Enthalpies standard de liaison, ∆ liaisH 0 :
H–H : 435 kJ . mol −1 ; C–C : 360 kJ . mol −1 ;
C–H : 418 kJ . mol −1 .
1 • Quelle est la signification du signe d’une enthalpie de
réaction ? Que signifie «standard »?Que signifie «enthalpie
standard de formation »?
EXERCICES
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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