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Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction

Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction et/ou modifications autorisées uniquement dans les classes où les cahiers OPTIONscience – Chimie sont utilisés. OPTIONscience – Chimie N38327 1 Exercices supplémentaires CORRIGÉ CHAPITRE 5 : LA CHALEUR MOLAIRE D’UNE RÉACTION 5.1 LA CALORIMÉTRIE 1. Alicia dissout du nitrate de sodium dans 200 ml d’eau. Après dissolution complète du soluté, elle note que la température est passée de 25,0 °C à 22,5 °C. D’après ces données, lequel des énoncés suivants est vrai ? A. L’eau absorbe de l’énergie absorbée par la dissolution du nitrate de sodium. B. L’eau dégage de l’énergie absorbée par la dissolution du nitrate de sodium. C. L’eau absorbe de l’énergie dégagée par la dissolution du nitrate de sodium. D. L’eau dégage de l’énergie dégagée par la dissolution du nitrate de sodium. 2. Lors de la combustion de 1,00 g d’acétylène (C2H2), un calorimètre absorbe 50,0 kJ. Quelle est la chaleur molaire de combustion de l’acétylène ? Qréaction = −Qcalorimètre = −50,0 kJ Calcul du nombre de moles : M = D’où n = = = 0,0384 mol Calcul de la chaleur molaire : = = −1302 kJ Réponse : La chaleur molaire de combustion est de −1,30 × 103 kJ/mol de C2H2. 3. Qu’est-ce que la chaleur molaire de dissolution ? A. C’est la quantité d’énergie mise en jeu lors de la dissolution d’un soluté pour faire varier la température du solvant de 1 °C. B. C’est la quantité d’énergie mise en jeu lors de la dissolution d’un soluté dans une mole de solvant. C. C’est la quantité d’énergie mise en jeu lors de la dissolution d’une mole de soluté. D. C’est la quantité d’énergie mise en jeu lors de la dissolution de 1 g de soluté. 1,00 g 26,04 g/mol m M m n −50,0 kJ 0,0384 mol ? kJ 1 mol 1 mol × −50,0 kJ 0,0384 mol X X Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction et/ou modifications autorisées uniquement dans les classes où les cahiers OPTIONscience – Chimie sont utilisés. OPTIONscience – Chimie N38327 2 4. Dans un calorimètre de polystyrène contenant 200 ml d’eau, on effectue une réaction qui fait passer la température de l’eau de 22,0 °C à 26,0 °C. Quelle quantité d’énergie est mise en jeu par cette réaction ? Qcalorimètre = meauceauΔTeau = 200 g × 4,19 J/g°C × 4,0 °C = 3352 J Qréaction = −Qcalorimètre = −3352 J ou −3,4 kJ Réponse : La quantité d’énergie mise en jeu par cette réaction est de −3,4 kJ. 5. Cédric dissout 12,60 g de nitrate d’argent (AgNO3) dans 200 ml d’eau à 23,5 °C. Après dissolution complète du nitrate d’argent, la température de l’eau est maintenant de 21,5 °C. Quelle est la chaleur molaire de dissolution du nitrate d’argent ? Calcul de l’énergie absorbée ou dégagée par le calorimètre : Qcalorimètre = meauceauΔTeau = 200 g × 4,19 J/g°C × (21,5 °C − 23,5 °C) = −1676 J ou −1,676 kJ Détermination de la chaleur de réaction : Qréaction = −Qcalorimètre = −(−1,676 kJ) = +1,676 kJ Calcul du nombre de moles : M = , d’où n = n = = 0,0742 mol Calcul de la chaleur molaire : = = +22,59 kJ/mol Réponse : La chaleur molaire de dissolution est de +22,6 kJ/mol de nitrate d’argent. 12,60 g 169,88 g/mol m M m n +1,676 kJ 0,0742 mol ? kJ 1 mol 1 mol × +1,676 kJ 0,0742 mol Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction et/ou modifications autorisées uniquement dans les classes où les cahiers OPTIONscience – Chimie sont utilisés. OPTIONscience – Chimie N38327 3 6. Dans un verre de polystyrène, Xavier verse 50,0 ml d’une solution de NaOH à 1,00 mol/L. Dans un second verre, il met 50,0 ml d’une solution de HCl à 1,00 mol/L. La température initiale des deux solutions est de 24,0 °C. Lorsque Xavier mélange les solutions et que la neutralisation est complète, il note que la température est de 30,0 °C. a) Quelle est la chaleur molaire de neutralisation du NaOH ? Calcul de l’énergie absorbée ou dégagée par le calorimètre : Qcalorimètre = meauceauΔTeau = 100,0 g × 4,19 J/g°C × (30,0 °C – 24,0 °C) = +2514 J ou +2,51 kJ Détermination de la chaleur de réaction : Qréaction = −Qcalorimètre = −2,51 kJ Calcul du nombre de moles : C = , d’où n = CV n = 1,00 mol/L × 0,0500 L = 0,0500 mol Calcul de la chaleur molaire : = = −50,2 kJ/mol Réponse : La chaleur molaire de neutralisation est de −50,2 kJ/mol de NaOH. b) Quelle est la chaleur massique de neutralisation du NaOH ? équivaut à = = −1,255 kJ Réponse : La chaleur massique de neutralisation est de −1,26 kJ/g de NaOH. c) Écrivez l’équation thermique de la réaction. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) ∆H = −50,2 kJ n V ? kJ 1 mol −2,51 kJ 0,0500 mol 1 mol × −2,51 kJ 0,0500 mol 1 g × −50,2 kJ 40,00 g −50,2 kJ 40,00 g ? kJ 1 g −50,2 kJ 40,00 g −50,2 kJ 1 mol Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction et/ou modifications autorisées uniquement dans les classes où les cahiers OPTIONscience – Chimie sont utilisés. OPTIONscience – Chimie N38327 4 7. L’acide sulfurique réagit avec l’hydroxyde de sodium selon l’équation suivante : H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l) ΔH = −76,6 kJ Si on mélange 200 ml d’une solution d’hydroxyde de sodium à 2,00 mol/L avec 100 ml d’une solution d’acide sulfurique de même concentration, quelle sera la température finale du mélange ? (La température initiale des solutions est de 22,0 °C et on considère que la réaction est complète.) Calcul du nombre de moles de NaOH : C = , d’où n = CV n = 2,00 mol/L × 0,200 L = 0,400 mol Calcul de la chaleur de réaction : = = −15,3 kJ Détermination de la chaleur du calorimètre : Qcalorimètre = −Qréaction = −(−15,3 kJ) = +15,3 kJ ou 15 300 J Calcul de la variation de température : Qcalorimètre = meauceau∆Teau, d’où ∆Teau = ∆Teau = = 12,2 °C Calcul de la température finale : ∆T = Tf – Ti, d’où Tf = ∆T + Ti Tf = 22,0 °C + 12,2 °C = 34,2 °C Réponse : La température finale de la solution est de 34,2 °C. 5.2 LA LOI DE HESS 1. Déterminez l’équation thermique globale de chacun des mécanismes de réaction suivants. a) Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) + 454 kJ MgCl2(aq) + H2O(l) + 135 kJ → MgO(s) + 2 HCl(aq) H2(g) + O2(g) → H2O(l) + 286 kJ Mg(s) + 2 HCl(aq) → MgCl2(aq) + H2(g) + 454 kJ MgCl2(aq) + H2O(l) + 135 kJ → MgO(s) + 2 HCl(aq) H2(g) + O2(g) → H2O(l) + 286 kJ Mg(s) + O2(g) → MgO(s) + 605 kJ 1 2 1 2 n V Qcalorimètre meauceau ? kJ 0,400 mol de NaOH −76,6 kJ 2 mol de NaOH −76,6 kJ × 0,400 mol 2 mol 15 300 J 300 g × 4,19 J/g°C 1 2 Nom : Groupe : Date : Exercices supplémentaires Chapitre 5 © ERPI Reproduction et/ou modifications autorisées uniquement dans les classes où les cahiers OPTIONscience – Chimie sont utilisés. OPTIONscience – Chimie N38327 5 b) HNO3(aq) → H2(g) + N2(g) + O2(g) ΔH = +173,2 kJ N2(g) + O2(g) → NO(g) ΔH = +90,3 kJ 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ΔH = −483,6 kJ HNO3(aq) → H2(g) + N2(g) + O2(g) ∆H = +173,2 kJ N2(g) + O2(g) → NO(g) ∆H = +90,3 kJ 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ∆H = −483,6 kJ HNO3(aq) + H2(g) → NO(g) + 2 H2O(g) ∆H = −220,1 kJ c) C3H8(g) → 3 C(s) + 4 H2(g) ΔH = +104 kJ/mol de C3H8 3 C(s) + 3 O2(g) → 3 CO2(g) ΔH = −394 kJ/mol de CO2 4 H2(g) + 2 O2(g) → 4 H2O(g) ΔH = −242 kJ/mol de H2O C3H8(g) → 3 C(s) + 4 H2(g) ∆H = +104 kJ 3 C(s) + 3 O2(g) → 3 CO2(g) ∆H = −394 kJ × 3 = −1182 kJ 4 H2(g) + 2 O2(g) → 4 H2O(g) ∆H = −242 kJ × 4 = −968 kJ C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g) ∆H = −2046 kJ 2. Soit les réactions suivantes : I2(s) + H2(g) → 2 HI(g) ΔH = +53,0 kJ I2(g) + H2(g) → 2 HI(g) ΔH = −9,4 kJ Quelle est la chaleur molaire de sublimation du diiode ? Équation globale : I2(s) → I2(g) Réorganisation et addition des équations : I2(s) + H2(g) → 2 HI(g) ΔH = +53,0 kJ 2 HI(g) → I2(g) + H2(g) ΔH = +9,4 kJ I2(s) → I2(g) ΔH = +62,4 kJ Réponse : La chaleur molaire de sublimation est uploads/Finance/ os-chimie-ch5-ex-suppl-corr.pdf