Faculté de Médecine /Unité de Chimie 1ère année Médecine et Médecine Dentaire 2019/2020

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Faculté de Médecine /Unité de Chimie

1ère année Médecine et Médecine Dentaire 2019/2020

Fiche TD 11 : Thermodynamique

Q1- Parmi ces affirmations concernant l’enthalpie d’un système thermodynamique, lesquelles sont correctes ?

❏ a. L’enthalpie d’un système thermodynamique est définie par H = U – PV.

❏ b. Lors d’une transformation isochore, la chaleur échangée est égale à la variation d’enthalpie du système.

❏ c. Lors d’une transformation isobare, la chaleur échangée est égale à la variation d’enthalpie du système.

❏ d. L’enthalpie est une fonction d’état.

Q2- On considère la combustion à 298 K et sous une pression de 1,0 bar d’une mole d’un hydrocarbure de formule C

20

H

20

selon l’équation : C

20

H

20

(s) + 25 O

2

(g) → 20 CO

2

(g) + 10 H

2

O (l) La variation d’enthalpie lors de cette transformation est ΔH = – 10 828 kJ.

On donne la constante des gaz parfaits R = 8,314 J K

^–1

mol

^–1

. Que vaut la variation d’énergie interne ΔU?

❏ a. ΔU = – 10 828 kJ.

❏ b. ΔU = – 10 816 kJ.

❏ c. ΔU = – 10 840 kJ.

❏ d. ΔU = – 1 560 kJ.

Q3- Pour la réaction suivante

O

2

(g) + 2H

2

(g) ---2 H

2

O(l) réalisée sous pression de 1,0 bar, on donne ΔHr = – 572 kJ · mol

^–1

.

Parmi ces affirmations lesquelles sont correctes ?

❏ a. La réaction est endothermique.

❏ b. La réaction libère de la chaleur dans le milieu extérieur.

❏ c. Pour la réaction 1/2O

2

(g) + H

2

(g)--- H

2

O (l), on a ΔrH = – 572 kJ · mol–1 .

❏ d. La formation de quatre molécules d’eau à partir de deux molécules de dioxygène et de quatre molécules de dihydrogène à pression constante consomme 1 144 kJ.

❏ e. La formation d’eau à partir d’une molécule de dihydrogène dans un excès de dioxygène

à pression constante libère 286 kJ..

(2)

Q4- Soit la réaction suivante :

CH

4

(g) + 2O

2

(g) ---CO

2

(g) + 2H

2

O(l) On donne à 298 K les enthalpies standards de formation :

ΔH°

f

(CH

4

, g) = – 75,0 kJ · mol

⁻¹

. ΔH°

f

(CO

2

, g) = – 393,1 kJ · mol

^–1.

. ΔH°

f

(H

2

O, l) = – 285,6 kJ · mol

^–1.

.

Parmi les propositions suivantes quelle est celle qui donne la valeur la plus proche de l’enthalpie standard de la réaction à 298 K ?

❏ a. ΔH

⁰r

= – 1 039,3 kJ · mol

^–1

.

❏ b. ΔH

⁰r

= – 889,3 kJ · mol

^–1

.

❏ c. ΔH

⁰r

= – 603,7 kJ · mol

^–1

.

❏ d. Il manque des données pour calculer ΔH

⁰r

.

Q5-Soit la réaction suivante : 2H

2

O

2

(l) + N

2

H

4

(l) ----4H

2

O(l) + N

2

(g) On donne à 298 K les enthalpies standards de formation :

ΔH°

f

(H

2

O

2

, l) = – 187,4 kJ · mol

^–1

. ΔH°

f

(N

2

H

4

, g) = + 50,4 kJ · mol

^–1

. ΔH°

f

(H

2

O, l) = – 285,6 kJ · mol

^–1

.

Parmi ces affirmations lesquelles sont correctes ?

❏ a. L’enthalpie standard de la réaction est positive.

❏ b. Pour cette réaction ΔH

⁰r

= + 1 466,8 kJ · mol

^–1

.

❏ c. Pour cette réaction ΔH

⁰r

= – 818,0 kJ · mol

^–1

.

❏ d. La réaction est exothermique.

❏ e. L’enthalpie standard de formation de N

2

est nulle.

Q6- On donne à 298 K l’enthalpie standard de combustion du phénol C

6

H

6

O et les enthalpies standards de formation de CO

2

et de H

2

O. ΔH°comb (C

6

H

6

O, s) = – 3 053,5 kJ · mol–1 . ΔH°f (CO

2

, g) = – 393,1 kJ · mol

^–1

.

ΔH°f (H

2

O, l) = – 285,6 kJ · mol

^–1

.

Parmi les propositions suivantes quelle est celle qui donne la valeur la plus proche de

l’enthalpie standard de formation du phénol à 298 K.

(3)

❏ a. ΔH

⁰f

(C

6

H

6

O, s) = – 1 163,1 kJ · mol

^–1

.

❏ b. ΔH

⁰f

(C

6

H

6

O, s) = – 161,9 kJ · mol

^–1

.

❏ c. ΔH

⁰f

(C

6

H6O, s) = – 6 258,9 kJ · mol

^–1

.

❏ d. ΔH

⁰f

(C

6

H

6

O, s) = 1 803,3 kJ · mol

^–1

.

❏ e. ΔH

⁰f

(C

6

H

6

O, s) = 409,3 kJ · mol

^–1

.

Q7- On donne les énergies de liaison suivantes : El (H-H) = – 436 kJ · mol

^–1

.

El (C-H) = – 414 kJ · mol

^–1

.et l’enthalpie standard de sublimation du carbone solide ΔH°sub (C,s) = 717 kJ · mol

^–1

.

Parmi les propositions suivantes quelle est celle qui donne la valeur la plus proche de l’enthalpie standard de formation du méthane gazeux CH

4

à 298 K ?

❏ a. ΔH

⁰f

(CH

4

, g) = + 224 kJ · mol

^–1

.

❏ b. ΔH

⁰f

(CH4, g) = + 739 kJ · mol

^–1

.

❏ c. ΔH

⁰

f (CH

4

, g) = – 784 kJ · mol

^–1

.

❏ d. ΔH

⁰f

(CH

4

, g) = – 503 kJ · mol

^–1

.

❏ e. ΔH

⁰f

(CH

4

, g) = – 67 kJ · mol

^–1

.

❏ f. ΔH

⁰f

(CH

4

, g) = + 1 501 kJ · mol

^–1

.

Q8- On donne les enthalpies de dissociation des liaisons suivantes : DH–H = 436 kJ · mol

^–1

DC–O = 360 kJ · mol

^–1

DO=O = 497 kJ · mol

^–1

DO–H = 463 kJ · mol

^–1

DC–H = 414 kJ · mol

^–1

DC–C = 348 kJ · mol

^–1

l’enthalpie standard de sublimation du carbone solide ΔH°sub (C,s) = 717 kJ · mol

^–1

et l’enthalpie de vaporisation de l’éthanol liquide ΔH°vap (C

2

H

5

OH,l) = 41,7 kJ · mol

^–1

. Parmi les propositions suivantes quelle est celle qui donne la valeur la plus proche de l’enthalpie standard de formation de l’éthanol à 298 K.

❏ a. ΔH

⁰f

(C

2

H

6

O, l) = – 292 kJ · mol

^–1

.

❏ b. ΔH

⁰f

(C

2

H

6

O, l) = – 1 009 kJ · mol

^–1

.

(4)

❏ c. ΔH

⁰f

(C

2

H

6

O, l) = 6 190 kJ · mol

^–1

.

❏ d. ΔH

⁰f

(C

2

H

6

O, l) = 292 kJ · mol

^–1

.

❏ e. ΔH

⁰

(C

2

H

6

O, l) = 1 009 kJ · mol

^–1

.

❏ f. ΔH

⁰

f (C

2

H

6

O, l) = – 250,5 kJ · mol

^–1

.

Q9- On donne à 298 K les entropies molaires standards suivantes : S

⁰

m (CH

4

, g) = 187 J · K

^–1

· mol

^–1

,S

⁰

m (O2, g) = 205 J · K

^–1

· mol

^–1

S

⁰

m (CO

2

, g) = 214 J · K

^–1

· mol

^–1

S

⁰

m (H

2

O, l) = 70 J · K

^–1

· mol

^–1

Parmi les propositions suivantes quelle est celle qui donne la valeur la plus proche de l’entropie standard de réaction à 298 K pour la réaction suivante :

CH

4

(g) + 2 O

2

(g) --- CO

2

(g) + 2 H

2

O (g)

❏ a. ΔS

⁰

r = – 243 J · K

^–1

· mol

^–1

.

❏ b. ΔS

⁰

r = 951 J · K

^–1

· mol

^–1

.

❏ c. ΔS

⁰

r = – 108 J · K

^–1

· mol

^–1

.

❏ d. ΔS

⁰

r = 243 J · K

^–1

· mol

^–1

.

❏ e. ΔS

⁰

r = – 108 J · K

^–1

· mol

^–1

.

Q10- L’enthalpie molaire de combustion de méthane à 25°C et sous une atmosphère est égale à -212,8 kcal.

Calculer l’enthalpie molaire de combustion du méthane sous une atmosphère et à la température de 1273 K, en utilisant la méthode du cycle et la loi de Kirchhoff.

On donne les chaleurs molaires (supposées constantes entre 298 et 1273K) des corps suivants : Cp (CH

4

, g) = 13,2 cal mol

^-1

K

^-1

.

Cp (O

2

, g) = 7,6 cal.mol

^-1

.K

^-1

. Cp (CO

2

, g) = 11,2 cal mol

^-1

K

^-1

. Cp (H

2

O,g) = 9,2 cal.mol

^-1

.K

^-1

. Cp (H2O, l) = 18,0 cal mol

^-1

K

^-1

.

L’enthalpie de vaporisation de l’eau est : ∆h°vap, 373(H

2

O, l) = 9,7 kcal.mol

^-1

 a-ΔH (

1273K

) = -798kJ.

 b- ΔH (

1273K

) = -839.76kJ.

 c- ΔH (

1273K

) = 798kJ.

 d- ΔH (

1273K

) = -421.80kJ.

 e- ΔH (

1273K

) = -376.2kJ.