thermochimie I

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ESGB
TD : Application des principes de la thermodynamique à une
réaction chimique
1. Effet de la température
Soit la réaction suivante :
C6 H5 CH3 (g) + 3H2 (g) C6 H11 CH3 (l)
On donne à 25 C les enthalpies standards de formation et les capacités thermiques molaires standards
à pression constante :
Espèces chimiques C (J.mol .K ) ∆ H (kJ.mol )
o
−1
o
p,m
C6 H5 CH3 (g)
C6 H11 CH3 (l)
H2 (g)
−1
f
81, 59
135, 4
2, 53
−1
o
50
−154, 8
0
1. Justier la valeur ∆ H (H ) = 0.
2. Calculer son enthalpie standard de réaction à 25 C .
3. Cette réaction est exothermique, endothermique ou athermique? justier.
4. Calculer son enthalpie standard de réaction à 100 C . (On considère que les C
dantes de T ).
f
o
2 (g)
o
o
o
p,m,i
sont indépen-
2. Combustion de l'acide benzoique
1. Connaissant la formule de l'acide benzoique C H COOH , écrire l'équation de sa combustion.
2. Calculer son enthalpie de formation à 298K , sachant qu'il est solide dans les conditions standards.
Données à 298K :
∆ H (H O ) = −285, 5kJ.mol ; ∆ H (CO ) = −393, 1kJ.mol ; ∆ H (O ) = 0
∆
H (C H COOH ) = −3227, 8kJ.mol .
6
f
o
comb
2
o
−1
(l)
6
5
f
o
5
(s)
−1
2 (g)
−1
(s)
f
o
2 (g)
3. Effet de la température (2)
Soit l'équation de la réaction d'hydrogénation de l'acéthylène en éthane.
C2 H2 (g) + 2H2 (g) C2 H6 (g)
1. Peut-on prévoir le signe de ∆ S de cette réaction?
2. Calculer l'entropie standard de réaction associée à l'équation ci-dessus.
(a) à 298K .
(b) à 350K .
Données à 298K :
Espèces chimiques S (J.mol .K ) C (J.mol .K
r
o
o
m
C2 H2 (g)
C2 H6 (g)
H2 (g)
−1
200
229, 5
130, 62
−1
−1
o
p,m
−1 )
46, 6
57, 2
29
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4. Dissociation du carbonate de calcium
L'équation de la réaction de dissociation du carbonate de calcium est la suivante :
CaCO3 (s) CaO(s) + CO2 (g)
Données à 298K :
Espèces chimiques
CaCO3 (s)
CaO(s)
CO2 (g)
o (J.mol−1 .K −1 )
Cp,m
111
48
46
∆f H o (kJ.mol−1 )
−1207
−634
−394
o (J.mol−1 .K −1 )
Sm
90
40
214
Déterminer à 298K :
1. L'enthalpie standard de cette réaction.
2. Son entropie standard.
3. Son enthalpie libre standard ∆ G dénie par :
A partir de ∆ H et ∆ S :
o
r
r
o
r
o
∆r Go = ∆r H o − T.∆r S o
A partir des enthalpies standards de formation :
∆r Go = Σνi ∆f Goi
5. L'élimination du thiophène
L'élimination du thiophène dans les pétroles est réalisée par hydrodésulfuration selon la réaction d'équation :
C4 H4 S(g) + 4H2 (g) C4 H10 (g) + H2 S(g)
Déterminer à 298K :
1. Calculer l'enthalpie standard de cette réaction.
2. Calculer son enthalpie libre standard.
3. Déterminer son entropie standard.
4. Déduire l'entropie molaire standard de C H S .
Données à 298K :
Espèces chimiques ∆ H (kJ.mol ) S (J.mol
4
f
C4 H4 S(g)
H2 (g)
C4 H10 (g)
H2 S(g)
−1
o
117
0
−127
−21
4 (g)
o
m
−1 .K −1 )
−
130
310
206
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∆f Go (kJ.mol−1 )
123
0
−14
−32
2/2