13.2 Relation enthalpie de réaction/énergie de réaction
167
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La chaleur calculée est négative comme dans le cas de la combustion de l’acide benzoïque car
ces deux réactions sont exothermiques.
d) ∆ c U m (CH 3 OH, l,25 ˚C) ϭ (– 19,23 kJ /mol) /(0,850 g /32 g.mol –1 ) ϭ – 723,9 kJ/mol
L’énergie molaire de combustion de référence du méthanol liquide est la valeur qui correspondrait à l’énergie obtenue si tous les constituants (réactifs et produits) étaient chacun sous la pression de référence (1 bar) et à 25 ˚C. En fait l’énergie d’un liquide varie très peu avec la pression
et celle d’un gaz (supposé parfait) ne dépend pas de la pression. La valeur trouvée est donc pratiquement égale à l’énergie molaire de combustion de référence du méthanol, ∆ c U˚ m (CH 3 OH,l,
25 ˚C).
Exercice 13.2 Relation enthalpie de réaction/énergie de réaction
Quelle est la chaleur échangée avec l’extérieur au cours de la réaction entre
l’eau et le fer,
3 Fe (s) ϩ 4 H 2 O (l) ϭ Fe 3 O 4 (s) ϩ 4 H 2 (g)
effectuée à 298 K, soit à pression constante, soit à volume constant ?
(Les données nécessaires sont disponibles dans l’Annexe I).
Solution
Il s’agit de calculer d’abord des enthalpies de réaction et les données utiles sont les enthalpies
molaires de formation de référence pour les introduire dans la réaction
⌬ r
ϭ
(B)
■ Cette donnée existe-t-elle pour chacun des quatre corps participant à la réaction ?
Par définition, l’enthalpie molaire de formation de référence des corps simples (ici Fe et H 2 ) est
nulle à 25 °C. La recherche se réduit donc aux enthalpies molaires de formation de référence de
l’eau et de l’oxyde de fer.
On trouve
⌬ r
ϭ
(Fe 3 O 4 , s) – 4 [
(H 2 O, l)]
ϭ – 1 118,4 – 4 (– 285,2)
⌬ r
ϭ 22,4 kJ.mol –1 .
Il s’agit de l’enthalpie de réaction ⌬ r
, donc de la chaleur de réaction à pression constante, Q p .
La chaleur de réaction à volume constant, Q V est égale à la variation d’énergie interne ⌬ r U m et
⌬ r
ϭ ⌬ r
ϩ RT
(B,g)
(B,g) est la somme algébrique des nombres stœchiométriques des composés gazeux figurant
dans l’équation stœchiométrique. Dans le cas présent, les réactifs ne comportent pas de gaz,
mais il se forme 4 moles de dihydrogène, donc
(B,g) ϭ ϩ 4.
Les tables thermodynamiques donnent des informations sur les corps, simples ou
composés, non sur les réactions. Quelles sont les données que vous allez
rechercher ?
H m
o
n B
( )
B
∑
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ r H m
o
kJ.mol
–1
-------------------H m
o
H m
o
H m
o
U m
o
n
B
∑
n
B
∑
n
B
∑
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La chaleur calculée est négative comme dans le cas de la combustion de l’acide benzoïque car
ces deux réactions sont exothermiques.
d) ∆ c U m (CH 3 OH, l,25 ˚C) ϭ (– 19,23 kJ /mol) /(0,850 g /32 g.mol –1 ) ϭ – 723,9 kJ/mol
L’énergie molaire de combustion de référence du méthanol liquide est la valeur qui correspondrait à l’énergie obtenue si tous les constituants (réactifs et produits) étaient chacun sous la pression de référence (1 bar) et à 25 ˚C. En fait l’énergie d’un liquide varie très peu avec la pression
et celle d’un gaz (supposé parfait) ne dépend pas de la pression. La valeur trouvée est donc pratiquement égale à l’énergie molaire de combustion de référence du méthanol, ∆ c U˚ m (CH 3 OH,l,
25 ˚C).
Exercice 13.2 Relation enthalpie de réaction/énergie de réaction
Quelle est la chaleur échangée avec l’extérieur au cours de la réaction entre
l’eau et le fer,
3 Fe (s) ϩ 4 H 2 O (l) ϭ Fe 3 O 4 (s) ϩ 4 H 2 (g)
effectuée à 298 K, soit à pression constante, soit à volume constant ?
(Les données nécessaires sont disponibles dans l’Annexe I).
Solution
Il s’agit de calculer d’abord des enthalpies de réaction et les données utiles sont les enthalpies
molaires de formation de référence pour les introduire dans la réaction
⌬ r
ϭ
(B)
■ Cette donnée existe-t-elle pour chacun des quatre corps participant à la réaction ?
Par définition, l’enthalpie molaire de formation de référence des corps simples (ici Fe et H 2 ) est
nulle à 25 °C. La recherche se réduit donc aux enthalpies molaires de formation de référence de
l’eau et de l’oxyde de fer.
On trouve
⌬ r
ϭ
(Fe 3 O 4 , s) – 4 [
(H 2 O, l)]
ϭ – 1 118,4 – 4 (– 285,2)
⌬ r
ϭ 22,4 kJ.mol –1 .
Il s’agit de l’enthalpie de réaction ⌬ r
, donc de la chaleur de réaction à pression constante, Q p .
La chaleur de réaction à volume constant, Q V est égale à la variation d’énergie interne ⌬ r U m et
⌬ r
ϭ ⌬ r
ϩ RT
(B,g)
(B,g) est la somme algébrique des nombres stœchiométriques des composés gazeux figurant
dans l’équation stœchiométrique. Dans le cas présent, les réactifs ne comportent pas de gaz,
mais il se forme 4 moles de dihydrogène, donc
(B,g) ϭ ϩ 4.
Les tables thermodynamiques donnent des informations sur les corps, simples ou
composés, non sur les réactions. Quelles sont les données que vous allez
rechercher ?
H m
o
n B
( )
B
∑
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ r H m
o
kJ.mol
–1
-------------------H m
o
H m
o
H m
o
U m
o
n
B
∑
n
B
∑
n
B
∑