Les exercices qui suivent se rapportent aux calculs des chaleurs de réaction et à la loi de Hess.

1- L'équation suivante représente la combustion du méthanol.

CH₃OH _(l) + 3/2 O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} + 2 H₂O _(g)

À l'aide des trois équations suivantes, calculez la chaleur de réaction de la combustion du méthanol.

C _(s) + 2 H_{2 (g)} + 1/2 O_{2 (g)} ---> CH₃OH _(l)    delta H = + 638,8 kJ
C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 393,5 kJ
H_{2 (g)} + 1/2 O_{2 (g)} ---> H₂O _(g)    delta H = - 241,8 kJ

Réponse: - 1515,9 kJ/mol

2- À l'aide des équations thermiques suivantes:

2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2 H₂O _(g)    delta H = - 241,8 kJ/mol de H₂O _(g)

2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2 H₂O _(l)     delta H = - 285,9 kJ/mol de H₂O _(l)

Calculez la quantité de chaleur (delta H) nécessaire à l'évaporation d'une mole d'eau liquide.

Équation du phénomène: H₂O _(l) ---> H₂O _(g)

Réponse: + 44,1 kJ/mol

3- Soit les équations thermiques suivantes (non balancées):

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO _(g)    delta H = - 110,5 kJ/mol de CO

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 393,5 kJ/mol de CO₂

Pour former du dioxyde de carbone, la chaleur molaire de combustion du monoxyde de carbone est de:

Réponse: - 283 kJ/mol

4- En vous servant des équations suivantes:

3 C _(s) + 4 H_{2 (g)} ---> C₃H_{8 (g)} + 103,8 kJ/mol de C₃H₈

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} + 393,5 kJ/mol de CO₂

H_{2 (g)} + 1/2 O_{2 (g)} ---> H₂O _(g) + 241,8 kJ/mol de H₂O

Calculez la chaleur de combustion du propane C₃H₈.

Équation de la réaction:

C₃H_{8 (g)} + 5 O_{2 (g)} ---> 3 CO_{2 (g)} + 4 H₂O _(g)

Réponse: - 2043,9 kJ/mol

5- En vous référant à la table des données suivantes:
 

calculez le delta H en kJ/mol de CH₄ pour la réaction:

C _(s) + 4 H _(g) ---> CH_{4 (g)}

Réponse: - 950,4 kJ/mol

6- Trouvez la chaleur de formation de NO _(g) selon l'équation:

N_{2 (g)} +  O_{2 (g)} ---> 2 NO _(g)

étant donné les équations suivantes:

NO _(g) +  1/2 O_{2 (g)} ---> NO_{2 (g)}    delta H = - 56,6 kJ/mol de NO₂

N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ---> 2 NO_{2 (g)}    delta H = + 33,8 kJ/mol de NO₂

Réponse:  + 147 kJ/mol

7- D'après les équations suivantes:

SO_{3 (g)} + H₂O _(l) ---> H₂SO_{4 (l)}    delta H = - 80 kJ/mol

S _(s) + 3/2 O_{2 (g)} ---> SO_{3 (g)}    delta H = - 395 kJ/mol

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> H₂O _(l)    delta H = - 286 kJ/mol

Quelle est la valeur du delta H de formation de l'acide sulfurique à partir de ses éléments:

S _(s) + H_{2 (g)} + 5/2 O_{2 (g)} ---> H₂SO_{4 (l)}

Réponse: - 761 kJ/mol

8- À l'aide des équations thermiques ci-dessous:

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> H₂O _(g)    delta H = - 242 kJ/mol

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> H₂O _(l)    delta H = - 286 kJ/mol

S _(s) + 3/2 O_{2 (g)} ---> SO_{3 (g)}    delta H = - 396 kJ/mol

S _(s) + H_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ---> H₂SO_{4 (l)}    delta H = - 811 kJ/mol

Calculez le delta H de la réaction du trioxyde de soufre gazeux avec l'eau:

SO_{3 (g)} + H₂O _(l) ---> H₂SO_{4 (l)}

Réponse: - 129 kJ/mol

9- Sachant que:

Al₂O₃ ---> 2 Al + 3/2 O₂    delta H = + 1675 kJ/mol

Cr₂O₃ ---> 2 Cr + 3/2 O₂    delta H = + 1130 kJ/mol

calculez le delta H de la réaction représentée par l'équation:

2 Al + Cr₂O₃ ---> Al₂O₃ + 2 Cr

Réponse: - 545 kJ/mol

10- À l'aide des équations suivantes:

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> H₂O _(g)    delta H = -242 kJ/mol de H₂O

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 393 kJ/mol de C

25 C _(s) + 26 H_{2 (g)} ---> C₂₅H_{52 (s)}    delta H = - 827 kJ/mol de C₂₅H₅₂

Calculez la chaleur molaire, delta H, de la combustion de la cire à chandelle, C₂₅H₅₂.

C₂₅H₅₂ (s) + 38 _{O2 (g)} ---> 25 CO_{2 (g)} + 26 H₂O _(g)

Réponse: - 15 290 kJ/mol

11- À l'aide des équations ci-dessous, calculez la chaleur de combustion de l'ammoniac NH₃.

12 NH₃ + 21 O₂ ---> 8 HNO₃ + 4 NO + 14 H₂O

Réactions suggérées:

NH₃ + 5/4 O₂ ---> NO + 3/2 H₂O    delta H = - 293,3 kJ

NO + O₂ ---> NO₂    delta H = - 58,8 kJ

NO₂ + H₂O ---> HNO₃ + NO    delta H = - 44,6 kJ

Réponse: - 4760,4 kJ/mol

12- Soient les équations suivantes:

N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2 NO _(g)    delta H = + 181,0 kJ

N_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ---> 2 NO_{2 (g)}    delta H = + 67,8 kJ

2 N_{2 (g)} + 5 O_{2 (g)} ---> 2 N₂O_{5 (g)}    delta H = + 30,2 kJ

Au moyen des équations ci-dessus, calculez le delta H de la réaction représentée par l'équation suivante:

4 NO _(g) + 3 O_{2 (g)} ---> 2 N₂O_{5 (g)}

Réponse: - 331,8 kJ/mol

13- Étant donné les équations suivantes:

C₂H_{6 (g)} + 7/2 O_{2 (g)} ---> 2 CO_{2 (g)} + 3 H₂O _(g)    delta H = -1437 kJ

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 396 kJ

2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2 H₂O _(g)    delta H = -486 kJ

Calculez la chaleur molaire de formation de l'éthane C₂H₆.

2C _(s) + 3 H_{2 (g)} ---> C₂H_{6 (g)}

Réponse: - 84 kJ/mol

14- Calculez la chaleur de combustion de l'éthane, C₂H_{6 (g)} , en appliquant la loi de Hess aux équations suivantes:

2 C _(s) + 2 O_{2 (g)} ---> 2 CO_{2 (g)}    delta H = - 786,2 kJ

2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> 2 H₂O _(g)    delta H = - 483,4 kJ

C₂H_{6 (g)} ---> 2 C _(s) + 3 H_{2 (g)}    delta H = + 84,5 kJ

Équation de la réaction:

C₂H_{6 (g)} + 7/2 O_{2 (g)} ---> 2 CO_{2 (g)} + 3 H₂O _(g)

Réponse: - 1426,8 kJ/mol

15- À l'aide des équations suivantes:

C _(s) + 1/2 O_{2 (g)} ---> CO _(g) + 110,0 kJ

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} + 393,5 kJ

dites quelle est la chaleur molaire de combustion du monoxyde de carbone, CO (g).

Équation de la réaction:

CO _(g) + 1/2 O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}

Réponse: - 283,5 kJ/mol

16- Les deux équations balancées suivantes sont pour les réactions dans lesquelles le bioxyde de carbone gazeux est produit de la combustion du carbone solide et du monoxyde de carbone.

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} + 394 kJ

CO _(g) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} + 283 kJ

En utilisant ces deux équations, trouvez combien de chaleur sera produite dans la réaction suivante:

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO _(g) + _______ kJ

Réponse: 111 kJ

17- À partir des équations suivantes:

N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> NO _(g)    delta H = + 91 kJ/mol de NO

N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> N₂O _(g)    delta H = + 82 kJ/mol de N₂O

calculez la chaleur de réaction, delta H, de la réaction:

2 N₂O _(g) + O_{2 (g)} ---> 4 NO _(g)

Réponse: + 200 kJ/mol

18- Soit les équations suivantes:

C _(s) + 2 H_{2 (g)} ---> CH_{4 (g)} + 74,8 kJ

C _(s) + O_{2 (g)} --->CO_{2 (g)} + 393,5 kJ

H_{2 (g)} + 1/2 O_{2 (g)} ---> H₂O _(g) + 241,8 kJ

Quelle est la chaleur molaire de combustion du méthane, CH_{4 (g)}

Équation de la réaction: CH_{4 (g)} + 2 O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)} +2 H₂O _(g)

Réponse: - 802,3 kJ/mol

19- Soient les équations chimiques suivantes:

CO _(g) + H_{2 (g)} ---> H₂O _(g) + C _(s)    delta H = + 1131 kJ/mol

CO _(g) + 1/2 O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 283 kJ/mol

H_{2 (g)} + 1/2 O_{2 (g)} ---> H₂O _(g)    delta H = - 242 kJ/mol

D'après ces équation, quelle est la variation d'enthalpie, delta H, de la réaction suivante ?

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}

Réponse: - 1656 kJ/mol

20- Voici les résultats expérimentaux obtenus lors de la combustion de 6,0 grammes de carbone dans un calorimètre.

• Masse de l'eau contenu dans le calorimètre: 500 grammes
• Variation de la température au cours de l'expérience: 15' Celsius
• Chaleur spécifique de l'eau: 4,2 J/g.'C

Réponse: 31 500 J

21- Quelle quantité de chaleur est requise pour décomposer 22 grammes dioxyde de carbone, CO₂ ?

Équation: CO_{2 (g)} ---> C _(s) + O_{2 (g)}    delta H = + 394 kJ

Réponse: 197 kJ

22- Un calorimètre contient 230,0 g d'eau à 25 degrés Celsius. Ce calorimètre sert à mesurer la chaleur produite par 0,020 mole de phosphore qui brûle dans un excès d'oxygène. La capacité thermique de l'eau est 4,2 J/g. C et la chaleur de combustion du phosphore est de 1700 kJ/mol. Si toute la chaleur produite est absorbée par l'eau, quelle variation de température l'eau subira-t-elle ?

Réponse: 35,2 degrés Celsius

23- Soit les données suivantes:

• Masse de Ca(OH)_{2 (s)} : 3,0 g
• Masse de H₂O _(l) : 100,0 g
• Température initiale de l'eau 20,0 degrés Celsius
• Température finale de l'eau 26,0 degrés Celsius
• Chaleur spécifique de l'eau 4,18 J/g. C

Réponse: 2,51 kJ

24- Déterminez la quantité de chaleur produite par la combustion de 4 g de méthane, CH₄, à l'aide des données calorimétriques suivantes:

• Volume d'eau: 1,00 litre
• Température initiale de l'eau: 20,0 degrés Celsius
• Température finale de l'eau: 32,0 degrés Celsius
• Capacité thermique de l'eau: 4,18 J/g. C

Réponse: 50,16 kJ

25- On détermine expérimentalement que si 2,28 g d'octane, C₈H₁₈, brûle dans un calorimètre, la température de l'eau de ce calorimètre s'élève de 2,4 degrés Celsius. Quelle est la masse de l'eau contenue dans le calorimètre, si la quantité de chaleur libérée a été de 102,3 kJ. (Capacité thermique de l'eau = 4,18 J/g. C).

Réponse: 10,2 kg

26- On fait réagir 0,75 g d'oxyde de magnésium, MgO, dans un volume de 100 ml d'une solution de HCl 1.0 mol/L. La température initiale est de 24,3 degrés Celsius et la température finale est de 30,4 degrés Celsius. Calculez la quantité d'énergie libérée par la réaction, sachant que la chaleur massique de l'eau est de 4,19 J/g. C. On considère qu'un gramme de solution occupe un volume d'un millilitre.

Réponse: 2,5 kJ

27- Un calorimètre reçoit 6285 joules de chaleur grâce à une réaction de dissolution d'un acide dans l'eau. Compte tenu du fait que toute cette chaleur servira uniquement à chauffer l'eau du calorimètre qui a une masse de 300 g, quelle sera la variation de température que subira l'eau ?

Réponse: 5 degrés Celsius

28- Quelle est la quantité de chaleur requise pour réchauffer 4,5 g d'eau de 18,0 degrés Celsius à 23,0 degrés Celsius (la capacité thermique de l'eau = 4,2 J/g. C) ?

Réponse: 94,5 J

29- Un calorimètre reçoit 9450 J de chaleur grâce à la réaction de dissolution d'une base dans l'eau. Compte tenu du fait que toute la chaleur servira uniquement à chauffer l'eau du calorimètre qui a une masse de 150 g, quelle sera la variation de température que subira l'eau ? Capacité thermique de l'eau = 4,2 J/g. C

Réponse: 15 degrés Celsius

30- Un calorimètre contient 120 g d'eau à 23 degrés Celsius. Au cours d'une expérience, l'eau est chauffée jusqu'à une température de 47 degrés Celsius. Trouvez la quantité de chaleur qui a été absorbée par l'eau. (Capacité thermique de l'eau = 4,2 J/g. C)

Réponse: 12 kJ

31- On dissout du NaOH dans l'eau.

• Masse de NaOH (s) utilisé: 2,00 g
• Masse d'eau dans le calorimètre: 100 g
• Variation de la température de l'eau: 5,0 degrés Celsius
• Chaleur massique de l'eau: 4,19 J/g. C

Réponse: 2095 J

32- Calculez la quantité de chaleur dégagée par la combustion d'une mole de propane, C₃H_{8 (g)}, à l'aide des données calorimètriques suivantes:

Masse de C₃H_{8 (g)} brulé: 4,00 g

Masse d'eau dans le calorimètre: 2000 g

Température initiale de l'eau: 20,0 degrés Celsius

Température finale de l'eau: 76,0 degrés Celsius

Chaleur massique de l'eau: 4,19 J/g. C

Réponse: 5162,08 kJ/mol

33- À l'aide d'une source d'énergie de 8400 J, on chauffe une masse de 200 g d'eau dont la température initiale est de 20 degrés Celsius. La chaleur spécifique de l'eau est 4,120 J/g. C.

Quelle sera la température de cette masse d'eau chauffée ?

Réponse: 30,19 degrés Celsius

34- Soit la réaction:

S_{8 (s)} + 8 O_{2 (g)} ---> 8 SO_{2 (g)} delta H = - 2376 kJ/mol de S₈

Quelle sera la quantité de chaleur impliquée dans cette réactionsi on fait brûler 48,0 grammes de soufre solide ?

Réponse: 445,5 kJ

35- Un calorimètre absorbe 40 kJ au moment de la production de 4,4 grammes de CO_{2 (g)} dans la réaction :

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}

Calculez la chaleur de la réaction, en kJ/mol de CO₂.

Réponse: - 400 kJ/mol

36- Trouvez la variation d'enthalpie lors de la fusion d'une mole de paraffine. C₂₅H₅₂ , si, au cours de la fusion de 10 g de paraffine, la température de 100 ml d'eau d'un calorimètre est passée de 25 degrés Celsius à 28,5 degrés Celsius.

Réponse: - 52 kJ/mol

37- Soit la réaction:

2 NO _(g) + 3/2 O_{2 (g)} ---> N₂O_{5 (g)}

Calculez la chaleur molaire de formation de N₂O_{5 (g)} de cette réaction à partir des équations ci-dessous.

N_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> NO _(g)    delta H = +90 kJ/mol de NO (g)

N_{2 (g)} + 5/2 O_{2 (g)} ---> N₂O_{5 (g)}    delta H = +15 kJ/mol de N₂O_{5 (g)}

Réponse: - 165 kJ/mol

38- Voici une liste de combustibles et leur chaleur de combustion:

Si je voulais utiliser seulement 20 g de combustible, lequel donnerait le meilleur rendement ?

Réponse: méthane

39- La réaction d'une mole de H_{2 (g)} avec mole de O_{2 (g)} pour donner de l'eau produit 28,4 x 10⁴ Joules. Si l'on forme par ce procédé 10 moles d'eau, quelle sera la chaleur dégagée ?

Réponse: 2840 kJ

40- Calculez la quantité de chaleur nécessaire pour faire passer la température d'un kilogramme d'aluminium de 20 degrés Celsius à 50 degrés Celsius. (Chaleur massique de l'aluminium: 0,894 J/g. C)

Réponse: 26,8 kJ

41- À l'aide des équations suivantes:

C _(s) + 2 H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> CH₃OH _(g)    delta H = - 638 kJ/mol de CH₃OH _(g)

C _(s) + O_{2 (g)} ---> CO_{2 (g)}    delta H = - 393 kJ/mol de CO_{2 (g)}

H_{2 (g)} + O_{2 (g)} ---> H₂O _(g)    delta H = - 285 kJ/mol H₂O _(g)

Calculez la variation d'enthalpie de la réaction:

CO_{2 (g)} + 2 H₂O _(g) ---> 3/2 O_{2 (g)} + CH₃OH _(g)

Réponse: + 325 kJ/mol

42- Une réaction a lieu dans un calorimètre qui contient 160 ml d'eau à 14 degrés Celsius. La chaleur absorbée par l'eau est de 12 750 joules. Quelle sera la température finale de l'eau ?

Réponse: 33 degrés Celsius

43- On brûle 6,0 grammes d'éthane, C₂H_{6 (g)}, dans un calorimètre. La masse de 500 grammes d'eau de l'appareil subit une variation de température de 8,1 degrés Ceslius. Calculez la quantité de chaleur libérée par la combustion d'une mole d'éthane.

Réponse: 84,84 kJ

44- Vous devez réchauffer 150 mL de café qui est à une température de 25 degrés Celsius. Pour ce faire, vous ajoutez 50 mL d'eau à une température de 95 degrés Celsius.

Quelle est, alors, la température du café ?

Réponse: 42,5 degrés Celsius

45- L'équation de formation de l'acide sulfurique, H₂SO₄, à partir de ses éléments est:

S _(s) + H_{2 (g)} + 2 O_{2 (g)} ---> H₂SO_{4 (l)}

Vous devez trouver la chaleur molaire de réaction, delta H, lors de la formation de l'acide sulfurique à l'aide des équations suivantes:

H₂SO_{4 (l)} ---> H₂O _(l) + SO_{3 (g)}    delta H = + 80 kJ

SO_{3 (g} ---> S _(s) + 3/2 O_{2 (g)}    delta H = + 395 kJ

H₂O _(l) ---> H_{2 (g)} + O_{2 (g)}    delta H = + 286 kJ

46- Si la combustion d'une mole de méthanol, CH₃OH, libère 730 kJ d'énergie, et la combustion d'une mole d'éthanol, C₂H₅OH, libère 1370 kJ d'énergie, lequel des deux combustibles libère le plus d'énergie par gramme de substance brulée ?

Réponse: l'éthanol, 29,8 kJ/g

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Module 3

Réactions endo et exothermiques

Réactions endo et exothermiques

Transfert d'énergie

Chaleur de dissolution

Chaleur de neutralisation

Loi de Hess

Représentations graphiques

 


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