La détermination de l`enthalpie de réaction par l`expérience La
publicité
La détermination de l’enthalpie de réaction par l’expérience La chaleur massique - Chaleur massique (c) : Quantité d’É nécessaire pour élever de 1°C (ou 1 K) la température de 1 g de substance. o Unités : J/g•°C Substance Chaleur massique (J/g · ºC à 25ºC) Éléments Aluminium 0,900 Carbone (graphite) 0,711 Fer 0,444 Hydrogène 14,267 Composés Ammoniac 4,70 Eau (liquide) 4,184 Éthanol 2,46 Éthylène de glycol 2,42 Autres matières Air 1,02 Béton 0,88 Bois 1,76 Verre 0,84 - Qu’est-ce que ça veut dire? o Bois (1,76 J/g•°C) vs aluminium (0,900 J/g•°C). On utilise des ustensiles de bois dans la cuisson parce que ça prend plus d’énergie pour augmenter la température du bois. Capacité thermique - La capacité thermique, (C), est la quantité d’énergie requise pour augmenter la température d’un échantillon d’un degré. o o Si on compare plusieurs échantillons de la même substance, chaque échantillon a la même chaleur massique. Alors, on compare la capacité thermique des échantillons. Unités : kJ/°C o Ex : Un lac vs une tasse d’eau. Les deux ont la même chaleur massique, mais il faut beaucoup plus de chaleur pour faire bouillir le lac! Le lac a la plus grande capacité thermique. La chaleur massique et le transfert de chaleur - L’équation suivante nous permet de calculer la variation thermique d’une substance en fonction de la masse de cette substance. Q = m•c•∆T Q chaleur (en J) c chaleur massique (en J/g · ºC) m masse (en g) ΔT = Tf – Ti (en ºC ou en K) Ex : Calcule la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer 250 g d’eau de 20,0 °C à 25,0 °C? Données : 250g d’eau = masse Ti = 20oC et Tf = 55oC Formule : Q = mcT La valeur de c(capacité thermique) est une constante que l’on retrouve dans un tableau de données. Pour cet exemple, on utilise la valeur de ceau = 4,18J/goC On remplace par les données de la formule : Q = mcT Q = 250g x 4,18J/goC x(55oC – 20oC) = 36 575J ou 3,7 x 104J Ex : Un échantillon d’éthylène glycol, utilisé dans les radiateurs d’automobiles, a une masse de 34,8 g. Cet échantillon libère 783 J de chaleur. La température initiale de l’échantillon est de 22,1 °C. Quelle est sa température finale? Données : 34.8g d’éthylène glycol = masse Ti = 22,1oC et Tf = ? Q = -783J Formule : Q = mcT La valeur de c(capacité thermique) est une constante que l’on retrouve dans un tableau de données. Pour cet exemple, on utilise la valeur de c = 2,42J/goC On isole Tf de la formule : Q = mc(Tf –Ti) Tf = (Q/mc) + Ti Tf = (-783J/ 34.8gx 2,42J/goC) + 22.1oC = 12.8oC La mesure du transfert de chaleur en laboratoire - Calorimètre : Instrument qui permet de mesurer la variation d’enthalpie de réactions chimiques ou de transformations physiques. o Le calorimètre isole le système du milieu extérieur. o ∆H est calculé en mesurant ∆T. Par exemple, une réaction exothermique augment la température du système. Chambre à combustion Eau Qréaction = -Qsystème isolé Détermination de l’enthalpie d’une réaction à l’aide d’un calorimètre - Pour calculer l’énergie absorbée ou émise par la solution d’un calorimètre on applique le concept de la chaleur massique : Q = m • c • ∆T Ex : Vous faites brûler 0,62 g de phosphore, P4, et la température de 200 mL d’eau d’un calorimètre augmente de 10oC lors de cette combustion. En supposant que toute la chaleur de combustion soit absorbée par l’eau… a) Calculez la masse d’eau (1 g = 1 mL) b) Calculez la chaleur absorbée par l’eau. (Q = mcΔT) (c = 4,18 J/g•oC) c) Déterminez la chaleur perdue par le phosphore, P4. (Chaleur perdue par le P4 = chaleur gagnée par H2O) d) Exemple : Calculez la chaleur libérée par 1 mole de P4. Le sulfate de cuire (II), CuSO4, réagit avec l’hydroxyde de sodium, NaOH dans une réaction à déplacement double. Les produits sont un précipité d’hydroxyde de cuivre (II), Cu(OH)2, et une solution aqueuse de sulfate de sodium, Na2SO4. On mélange 50,0 mL de solution de CuSO4 à 0,300 mol/L à un volume égale de NaOH à 0,600 mol/L. La température initiale des deux solutions est de 21,4 °C. Après qu’on a mélangé les solutions dans un calorimètre en polystyrène, la température la plus haute atteinte est 24,6 °C. Détermine la variation de l’enthalpie de la réaction. Ensuite, écris l’équation thermochimique.
