Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

UNIVERSITE CADI AYYAD Département de Chimie FACULTE DES SCIENCES Année 2018 - 2

UNIVERSITE CADI AYYAD Département de Chimie FACULTE DES SCIENCES Année 2018 - 2019 SEMLALIA – MARRAKECH Filière SMP/SMC – S1 Thermochimie Série 1 Corrigé Exercice 1 1-  État solide Le volume dont dispose une molécule = Volume du solide / nombre de molécules présentes dans ce volume : n V vsol  ; ) N ( M N ). solide ( m n 2  ; m(solide) = ρ.V ; N . M vsolide   ; L 10 . 5 , 4 v 26 solide    Etat liquide : L 10 . 7 , 5 v 26 liq    Etat gazeux A T = 273 K et P = 1 atm, le volume molaire Vm = RT/P = 22,4 L Le volume dont dispose une molécule est : L N V v m gaz 23 10 . 7 , 3    2- Fraction du volume occupée par les molécules :  Etat solide : 2,4.10-26 / 4,5.10-26 = 0,53 (53 % et 47 % de vide). Le diazote solide correspond à un empilement compact de molécules au contact les unes des autres  Etat liquide : 2,4.10-26 / 5,7.10-26 = 0,42 (42 %, et 58 % de vide). Dans l’état liquide, les molécules sont un peu moins serrées, donc légèrement plus libres par rapport à l’état solide.  Etat gazeux : 2,4.10-26 / 3,7.10-23 = 6,5.10–4 (0,06 %, et 99,94 % de vide). En moyenne, à l’état gazeux, une molécule dispose d’un espace 1500 fois plus grand que son propre volume. Pour provoquer les changements d’état, il faut vaincre les forces de cohésion entre les molécules. L’énergie nécessaire pour faire passer les molécules à l’état gazeux est beaucoup plus grande que celle nécessaire pour leur donner seulement un peu plus de liberté dans l’état liquide. Exercice 2 1- Dans les conditions normales de pression et de température (P = 1atm, T = 273K), une mole de gaz parfait occupe un volume de 22,4 litres. PV = n RT, P = 1atm = 1,013 105 Pa = 760 mm Hg a- R = 0,082 L.atm.mol-1.K-1 b- R = 8,314 J. mol-1.K-1 c- R= 62,36 L. mmHg mol-1K-1 d- R= 1,99 cal. mol-1.K-1 2- l’air sec est supposé constitué de 21% de O2, 78% de N2 et 1% de Ar, a- Les pressions partielles de O2 et N2 PO2 = x(O2)Pt = 0,21 atm , PN2 = x(N2) Pt = 0,78 atm et PAr = x(Ar) Pt = 0,01 atm. b- Dans un litre d’air, le nombre de mole d’air est : nair = PV/RT P = 1atm ; V = 1L et T = 300K n(air) = 0,0406 mol n (O2) = x(O2).n(air) = 0,21.n(air) = 8,53.10-3 mol m (O2) = n(O2).M(O2) = 0,273 g n (N2) = x(N2).n(air) = 0,78.n(air) = 3,17.10-2 mol m (N2) = n(N2).M(N2) = 0,89g n (Ar) = x(Ar).n(air) = 0,01.n(air) = 4,06.10-4 mol m (Ar) = n(Ar).M(Ar) = 0,016g Ou bien on applique, pour chaque gaz, la formule : n(O2) = PO2V/RT, n(N2) = PN2V/RT et n(Ar) = PArV/RT c- La masse molaire de l’air est Mair = x(N2).M(N2)+x(O2).M(O2) + x(Ar).M(Ar) Mair = 28,96 g/mol air = nair. Mair / V = P. Mair / RT air =1,18 g/L à T = 300 K Ou bien on applique tout simplement la formule : air = mtotale/V , mtotale = m (O2)+ m (N2) + m (Ar) Exercice 3 1- La quantité de chaleur fournie par le bloc de plomb refroidi de 373K à 273K est : QPb = nPb.CPb.T = (mPb /MPb).CPb.T = -6370,65J La quantité de chaleur nécessaire pour la fusion de 90 g de glace est : Q = nH2O(s). Lf. = (90/18). 5,98= 29,9. 103 J /QPb/ < Q →la quantité de chaleur fournie par le bloc de plomb est insuffisante pour faire fondre toute la masse de glace. QPb +Qglace = 0 (en supposant qu’il n’y a pas de pertes de chaleur) m1(H2O,s): la masse de glace fondue après introduction du bloc de plomb. Qglace = - QPb = n1H2O(s). ∆fusH = (m1(H2O,s) / M H2O ). ∆fusH . m1(H2O,s)=- QPb.M H2O./∆fusH→ m1(H2O,s) = 19,17g La température du milieu est donc de 0°C (équilibre entre eau et glace) 2- La quantité de chaleur fournie par le bloc d’aluminium refroidi de 100°C à 0°C est : QAl = nAl.CAl.T = (mAl /MAl).CAl.T = -45 kJ La quantité de chaleur nécessaire pour la fusion de 90 g de glace est : Q = nH2O(s). Lf. = (90/18). 5,98= 29,9 kJ /QAl/ > Q : la quantité de chaleur fournie par le bloc d’aluminium est suffisante pour faire fondre toute la masse de glace (et entraine même l’élévation de la température de l’eau)→ La température finale Tf sera supérieure à 0°C 3- Q’Al : quantité de chaleur fournie par le bloc d’aluminium refroidi de 100°C à la température finale Tf En supposant qu’il n’y a pas de pertes de chaleuron a : Q’Al + Q + Qeau = 0 T0 = 273K meau m(H20, s)= 90g Plomb Pb T1 = 373K Système à l’ EI Système à l’ EF m2(H20, s) Plomb Pb meau + m1 Tf = T0 = 273K nAl.CAl.(Tf –T1) +Q+ n’’H2O(l). CH2O(l).(Tf-T0) = 0 avec T0 = 273K et T1 = 373K (mAl /MAl).CAl.(Tf –T1) + (mH2O(s) /M H2O ). Lf + (mH2O(s) +mH2O(l)) /M H2O ).CH2O(l).(Tf-T0) = 0 Tf = 274,2 K soit 1,2°C : la température de l’eau s’élève de 1,2°. Exercice 4 La quantité de chaleur dégagée par la combustion de 0,5L d’essence est : Qess = - .V.Eess = -17918,36 kJ Cette quantité de chaleur échauffe la masse de glace : ∆H°1 ∆H°2 ∆H°3 ∆H°4 ∆H°5 H2O(s) H2O(s) H2O(l) H2O(l) H2O(g) H2O(g) 253K 273K 273K 373K 373KTf ∆H°1 + ∆H°2 +∆H°3 + ∆H°4 + ∆H°5 + Q = 0 ∆H°1 =∫ [ ( ) ] ; ∆H°2 =∆fusH°273 (H2O,s) ; ∆H°3 = ∫ [ ( ) ] ∆H°4 = ∆vapH°373(H2O,l) et ∆H°5 = ∫[ ( ) ] Qglace: quantité de chaleur reçue par la glace Qglace +Q = 0 (en supposant qu’il n’y a pas de pertes de chaleur) Qglace= ∫ [ ( ) ] + m ΔfusH°273( ,s) + ∫ [ ( ) ] + m ΔvapH°373( ,s) + ∫ [ ( ) ] Tf =1072,5K soit Tf =799,5°C T0 = 273K meau m(H20, s)= 90g Aluminium Al T1 = 373K Système à l’ EI Système à l’ EF Aluminium Al meau + m(H20, s) Tf> T0 uploads/Religion/ thermodynamique-chimique-exercices-corrige-01.pdf