L`énergie au quotidien

L’énergie au quotidien
A1
Energie de liaison et transferts thermiques au
cours d’une réaction chimique
Objectifs
• Lecture et exploitation d'un document en vue de :
– définir l'énergie de liaison covalente ;
– utiliser les énergies de liaison pour estimer l'ordre de grandeur du transfert thermique entre
le système chimique et le milieu extérieur au cours d'une réaction chimique mettant en jeu
des espèces chimiques à l'état gazeux.
N.B. – Cette activité permet de préparer le TP proposé page suivante, “ Estimation des
ordres de grandeurs des énergies de cohésion dans les assemblages de molécules et dans
des associations d'atomes dans des molécules isolées ”.
Document
• Pour une molécule diatomique AB, l'énergie de liaison AB, notée DAB, est l'énergie qu'il
faut fournir à une mole de molécule AB prise à l'état gazeux à 25° C, pour dissocier ses
atomes et obtenir une mole de A et une mole de B à l'état gazeux à 25° C.
AB(g)  A(g) + B(g)
• Pour une molécule polyatomique, on peut considérer que l'énergie nécessaire à la
dissociation de tous les atomes qui constituent une mole de molécule est égale à la somme
des énergies de liaison DAB de chaque liaison.
Énergies moyennes de liaison covalente à 25° C
Liaison
C—H
C—C
C=C
C—O
H—H
O—H
O=O
C=O
Energie de liaison
kJ.mol-1
415
345
609
357
432
462
493
803
• CH4(g)  C(g) + 4H(g)
L'énergie qu'il faut apporter à une mole de molécules de méthane à l'état gazeux, pour les
dissocier en leurs atomes constitutifs à l'état gazeux est de : + 1 660 kJ. Cette valeur
correspond à l'énergie qu'il faut fournir pour rompre 4 moles de liaison C–H, soit : + 4DC–H.
L'énergie nécessaire fournie pour rompre une liaison est affectée du signe plus : + .
• C(g) + 4H(g)  CH4(g)
L'énergie libérée lors de la formation d'une mole de molécules de méthane à l'état gazeux, à
partir de leurs atomes constitutifs à l'état gazeux, est de : – 1 660 kJ. Cette valeur
correspond à l'énergie par la formation de 4 moles de liaisons C–H, soit : – 4DC–H.
L'énergie libérée par la formation d'une liaison est affectée du signe : – .
Document d’accompagnement – Chimie / classe de première S © CNDP
Questionnement possible
Ces questions portent sur les énergies mises en jeu pour des espèces chimiques à l'état
gazeux et à 25° C.
1. Quelle est l'énergie nécessaire à la dissociation :
– d'une mole de molécules de méthane ?
– d'une mole de molécules d'eau ?
L'énergie nécessaire à la dissociation d'une mole de molécules de méthane est :
4DC–H = + 1 660 kJ.
L'énergie nécessaire à la dissociation d'une mole de molécules d'eau est :
2DO–H = + 924 kJ.
2. Quelle est l'énergie libérée par la formation :
– d'une mole de molécules de méthane à partir d'atomes dissociés ?
– d'une mole de molécules d'eau à partir d'atomes dissociés ?
L'énergie libérée par la formation d'une mole de molécules de méthane est de -1 660 kJ.
L'énergie libérée par la formation d'une mole de molécules d'eau est de -924 kJ.
3. Quelle est l'énergie échangée lors de la combustion complète d'une mole de méthane ?
CH4(g) + 2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g)
E = 4DC–H + 2DO=O – 2DC=O – 4DO–H
E = – 758 kJ ; donc l'énergie est libérée.
4. Quelle est l'énergie échangée lors de la combustion complète d'une mole d'éthanol ?
C2H6O(g) + 3 O2(g)  2 CO2(g) + 3 H2O(g)
E = DC–C + 5DC–H + DC–O + DO–H + 3DO=O – 4DC=O – 6DO–H
E = – 1 266 kJ ; donc l'énergie est libérée.
5. Quelle est l'ordre de grandeur de l'énergie libérée par la combustion complète de 2,0 g
d'alcool à brûler, ce dernier étant constitué principalement d'éthanol ?
1 mole d'alcool, soit 46 g, libère 1 266 kJ ; donc 2,0 g en libère 1266x2/46 = 55 kJ.
Données : masses molaires atomiques en g.mol-1 : M(C) = 12, M(H) = 1, M(O) = 16.
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