premier principe

CALCUL DE GRANDEURS THERMODYNAMIQUES
EN CHIMIE
I-Calculer l’enthalpie standard à 298 K de la réaction
CH4(G) + 4 Cl2(G) = 4 HCl(G) + CCl4(G)
puis l’enthalpie de liaison DC-Cl.
Données: enthalpies standard de formation à 298K:
CH4(G) : ∆fH°(298) = –74,82 kJ.mol–1; HCl(G) : ∆fH°(298) = –92,80 kJ.mol–1
CCl4(G) : ∆fH°(298) = –108,53 kJ.mol–1;
∆rH°SUB(298) = 717,71 kJ.mol–1 pour la sublimation du carbone graphite;
∆rH°ATOM(298) = 242,44 kJ.mol–1 pour l’atomisation de Cl2(G)
II-Calculer l’enthalpie standard à 298K du bilan
C2H6(G) + Cl2(G) = HCl(G) + C2H5Cl(G)
Données: enthalpies standard de formation à 298K:
H2O(G) : ∆fH°(298) = –241,8 kJ.mol-1; HCl(G) : ∆fH°(298) = –92,3 kJ.mol-1;
Pour le bilan 4 C2H5Cl(G) + 13 O2(G) = 2 Cl2(G) + 8 CO2(G) + 10 H2O(G) :
∆rH1°(298) = –5131,0 kJ.mol–1;
Pour le bilan de combustion de l’éthane gazeux en CO2(G) et H2O(G) :
∆rH°(298) = 1560,0 kJ.mol–1;
III-Calculer les variations standard d’enthalpie, d’entropie et d’enthalpie libre à 298 K pour
les bilans suivants:
(1);
C(S) + O2(G) = CO2(G)
2 C(S) + O2(G) = 2 CO(G)
(2);
2 CO(G) + O2(G) = 2 CO2(G) (3);
On donne les grandeurs standard à 298 K suivantes:
S° (en J.mol–1.K–1)
–1
∆fH° (en kJ.mol )
C(S)
O2(G)
CO(G)
CO2(G)
5,69
0
205,00
0
197,60
–110,5
213,40
–393,5
IV-Dans une chaudière à condensation, on laisse les gaz produits par la combustion du fuel
(CO2 et H2O) se refroidir à moins de 100°C afin que la vapeur d’eau se condense. Pourquoi ces
chaudières permettent-elles de faire des économies de combustibles ? Comparer les volumes de fuel
nécessaires pour chauffer 100 ℓ d’eau de 20°C à 70 °C, avec ou sans condensation.
On considèrera que la chaleur récupérée lors du refroidissement des gaz jusqu’à 100°C est
négligeable devant les effets de la condensation.
Données : formule brute du fuel : C15H32 ; ∆rH°COMB(fuel) = 10500 kJ.mol–1 ; masse
volumique du fuel : 0,77 kg.ℓ–1 ; le rendement de la chaudière est dans tous les cas de 80% ;
LVAP(H2O) = 44,0 kJ.mol–1 : CP,MOL(H2O(L)) = 75,3 J.mol–1.K–1
V-Déterminer la température maximale théorique de la combustion isobare adiabatique du
monoxyde de carbone dans les trois cas suivants:
a) avec la quantité stœchiométrique de dioxygène;
b) avec les réactifs pris en quantités équimolaires;
c) avec la quantité stœchiométrique d’air, constitué d’un volume de O2 et de 4 volumes de
N2.
Données: à 298 K:
Calcul de grandeurs thermodynamiques en chimie
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PRODUITS
∆fH° (en kJ.mol–1)
CP (en J.K–1.mol–1)
CO2(G)
–393,51
46,83
CO(G)
–110,53
30,22
N2(G)
29.70
O2(G)
31,21
VI-Le peroxyde d’hydrogène H2O2 fond à –1,7°C et sa chaleur latente de fusion est, à cette
température, LF = 10,53 kJ.mol-1. Déterminer ∆rH° et ∆rS° pour la transformation
H2O2(S) → H2O2(L)
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