170 13 • Application des principes de la thermodynamique aux transformations chimiques
Soltuion
a) La réaction de formation d’un corps composé est effectuée à partir des corps simples correspondants. On aura donc :
H 2 (g) ϩ Cl 2 (g) ϭ 2HCl (g)
Dans ce cas, l’enthalpie molaire de formation de HCl (pour ϭ 1 mol) correspondrait à la
formation de 2 ϭ 2 mol de HCl.
Il faut donc choisir des nombres stœchiométriques égaux à la moitié des nombres précédents
pour avoir n(HCl) ϭ ϩ 1 :
C’est pour cette équation stœchiométrique que ⌬ r
ϭ – 92,5 kJ.mol –1 .
b) La réaction représentée par l’équation stœchiométrique :
H ϩ Cl ϭ HCl
correspond à la formation du chlorure d’hydrogène à partir d’atomes d’hydrogène et de chlore
c’est-à-dire à la réaction de formation de la liaison H–Cl.
On sait que la formation d’une liaison est exothermique : cela se traduit par le fait que
⌬ r
(HCl) < 0.
c) Si les réactions sont effectuées à 25 °C, on peut, en première approximation, confondre
énergie et enthalpie de liaison :
⌬ r H m (HCl) ϭ ⌬ r U m (HCl) – 298 K ϫ 8,314 JK –1 mol –1 .
Le terme RT (ϭ 2,5 kJ.mol –1 ) est bien négligeable devant 432 kJ.mol –1 .
Il en sera de même pour les énergies de liaison D (Cl–Cl) et D (H–H).
Écrivons les équations stœchiométriques correspondant à la formation de Cl 2 et de H 2 ainsi qu’à
la formation de HCl :
L’équation stœchiométrique correspondant à la formation de la liaison des atomes H et Cl dans
HCl se déduit de la somme des 3 équations stœchiométriques notées 1, 2 et 3. On a donc :
– 2 D (HCl) ϭ – D (Cl–Cl) – D (H–H) ϩ 2 ⌬ f
(HCl)
On en déduit :
⌬ f
(HCl) ϭ – 92,5 kJ.mol –1 .
Exercice 13.5
On dit de l’acétylène C 2 H 2 (ou H–C C–H) que c’est un composé de formation endothermique, ce qui explique sa forte tendance à se décomposer de
façon exothermique violente (explosive). Selon les tables thermodynamiques,
son enthalpie de formation est en effet ϩ 227 kJ.mol –1 .
(1)
Cl ϩ Cl
ϭ
Cl 2
– D (Cl–Cl)
(2)
H ϩ H
ϭ
H 2–
– D (H–H)
(3)
Cl 2 ϩ H 2
ϭ
2 HCl
2 ⌬ f
(HCl)
2 Cl ϩ 2 H
ϭ
2 HCl
– 2 D (HCl)
1
2
-- - H 2 (g)
1
2
-- - Cl 2 (g)
+
HCl (g)
=
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ f H m
o
1
2
-- - 2 432 243 436
+
+
×
–
[
] kJ.mol
–1
=
H m
o
Soltuion
a) La réaction de formation d’un corps composé est effectuée à partir des corps simples correspondants. On aura donc :
H 2 (g) ϩ Cl 2 (g) ϭ 2HCl (g)
Dans ce cas, l’enthalpie molaire de formation de HCl (pour ϭ 1 mol) correspondrait à la
formation de 2 ϭ 2 mol de HCl.
Il faut donc choisir des nombres stœchiométriques égaux à la moitié des nombres précédents
pour avoir n(HCl) ϭ ϩ 1 :
C’est pour cette équation stœchiométrique que ⌬ r
ϭ – 92,5 kJ.mol –1 .
b) La réaction représentée par l’équation stœchiométrique :
H ϩ Cl ϭ HCl
correspond à la formation du chlorure d’hydrogène à partir d’atomes d’hydrogène et de chlore
c’est-à-dire à la réaction de formation de la liaison H–Cl.
On sait que la formation d’une liaison est exothermique : cela se traduit par le fait que
⌬ r
(HCl) < 0.
c) Si les réactions sont effectuées à 25 °C, on peut, en première approximation, confondre
énergie et enthalpie de liaison :
⌬ r H m (HCl) ϭ ⌬ r U m (HCl) – 298 K ϫ 8,314 JK –1 mol –1 .
Le terme RT (ϭ 2,5 kJ.mol –1 ) est bien négligeable devant 432 kJ.mol –1 .
Il en sera de même pour les énergies de liaison D (Cl–Cl) et D (H–H).
Écrivons les équations stœchiométriques correspondant à la formation de Cl 2 et de H 2 ainsi qu’à
la formation de HCl :
L’équation stœchiométrique correspondant à la formation de la liaison des atomes H et Cl dans
HCl se déduit de la somme des 3 équations stœchiométriques notées 1, 2 et 3. On a donc :
– 2 D (HCl) ϭ – D (Cl–Cl) – D (H–H) ϩ 2 ⌬ f
(HCl)
On en déduit :
⌬ f
(HCl) ϭ – 92,5 kJ.mol –1 .
Exercice 13.5
On dit de l’acétylène C 2 H 2 (ou H–C C–H) que c’est un composé de formation endothermique, ce qui explique sa forte tendance à se décomposer de
façon exothermique violente (explosive). Selon les tables thermodynamiques,
son enthalpie de formation est en effet ϩ 227 kJ.mol –1 .
(1)
Cl ϩ Cl
ϭ
Cl 2
– D (Cl–Cl)
(2)
H ϩ H
ϭ
H 2–
– D (H–H)
(3)
Cl 2 ϩ H 2
ϭ
2 HCl
2 ⌬ f
(HCl)
2 Cl ϩ 2 H
ϭ
2 HCl
– 2 D (HCl)
1
2
-- - H 2 (g)
1
2
-- - Cl 2 (g)
+
HCl (g)
=
H m
o
H m
o
H m
o
H m
o
∆ f H m
o
1
2
-- - 2 432 243 436
+
+
×
–
[
] kJ.mol
–1
=
H m
o