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Classe : STS 2°A
Vendredi 31 janvier 2014
CHIMIE GENERALE
1. Calcul d’une énergie de liaison (8 pt)
Du peroxyde d’hydrogène ou « eau oxygénée » peut être obtenu lors de la combustion du
dihydrogène dans le dioxygène suivant la réaction :
H2(g) + O2(g)  H2O2(g)
1.1. Écrire les formules de Lewis de H2, O2, H2O et H2O2.
N N
N
N N
H-H
O=O
H-O-H
H-O-O-H
1.2. Écrire l’équation de la réaction de formation de H2O liquide.
H2(g) + 1/2O2(g) =H2O(l)
1.3. Calculer l’enthalpie standard de formation de H2O gaz, à 298 K.
Formation de H2O gaz :
-1
H2(g) + 1/2O2(g) =H2O(l)
fH°(H2O, l)=- 285,8 kJ.mol
-1
puis H2O(l) = H2O(g)
vapH° = 40,7 kJ.mol
et donc, fH°(H2O, g)= fH°(H2O, l) + vapH°=-285,8 + 40,7
Finalement, fH°(H2O, g)=-245,1 KJ.mol
1.4. On rappelle que l’énergie d’une liaison correspond à l’énergie (assimilée à une enthalpie) qu’il
faut fournir pour casser cette liaison, tous les composés étant pris à l’état gazeux.
Calculer l’énergie de la liaison O-H.
Au cours de la formation de H2O gaz, une liaison H-H et une demi-liaison O=O sont rompues et deux
liaisons O-H sont créées.
-1
Alors :
fH°(H2O, g)= ElH-H + 1/2ElO=O - 2ElO-H
D’où, ElO-H=1/2.[ElH-H + 1/2ElO=O - fH°(H2O, g)] =462,8 KJ.mol
1.5. Calculer l’énergie de la liaison O-O dans la molécule de peroxyde d’hydrogène.
Au cours de la formation de H2O2 gaz, une liaison H-H et une liaison O=O sont rompues, deux liaisons
O-H et une liaison O-O sont créées.
-1
Alors :
fH°(H2O2, g)= ElH-H + ElO=O - 2ElO-H – ElO-O
D’où, ElO-O=ElH-H + ElO=O - 2ElO-H - fH°(H2O2, g) =139,8 KJ.mol
-1
Énergies de liaison
-1
ElH-H = 435 kJ.mol
ElO=O = 491 kJ.mol
-1
Enthalpie standard de vaporisation de l’eau vapH° = 40,7 kJ.mol
-1
Atomistique
Élément
Numéro atomique, Z
-1
Masse molaire M / g.mol
Enthalpies standard de formation à 298 K
fH° en kJ.mol
-1
H2O(l)
- 285,8
H2O2(g)
- 139,4
H
1
O
8
16
Ba
56
137
2. Détermination de l’enthalpie réticulaire du bromure de sodium (7 pt)
Na(s)
ΔsubH°(Na)
Na(g)
+
→
NaBr(s)
ΔfH°(NaBr, s)
½( ΔvapH°(Br2) + ElBr-Br)
+
ΔionH°(Na)
Na+(g)
1/2Br2(l)
Br(g)
Eret=?
- ΔaffiH°(Br)
+
Br-(g)
ΔfH°(NaBr, s)= ΔsubH°(Na) + ΔionH°(Na) + 1/2ElBr-Br - ΔaffiH°(Br) - Eret
Eret= ΔsubH°(Na) + ΔionH°(Na) + +1/2 ΔvapH°(Br2) + 1/2ElBr-Br - ΔaffiH°(Br) - ΔfH°(NaBr, s)
Eret=735 kJ.mol-1
3.
Thermochimie (5 pt)
On considère la réaction suivante :
3CoO(s) + 1/2O2 = Co3O4(s)
3.1. Calculer l’enthalpie standard de la réaction ΔrH° et l’entropie standard de la réaction ΔrS°.
ΔrH°= ΔfH°(Co3O4, s) – 3xΔfH°(CoO, s) – 1/2 ΔfH°(O2, g)
-1
ΔrH°=-177 KJ.mol
ΔrS°=S°(Co3O4, s) – 3xS°(CoO, s) – 1/2xS°(O2, g)
-1
ΔrS°= -158,5 J.mol 1.K
3.2. Justifier la valeur de l’enthalpie standard de formation de O2(g).
O2(g) est pris dans son état standard de référence. Son enthalpie standard de formation est donc
nulle.
3.3. Exprimer l’enthalpie libre standard de réaction ΔrG° en fonction de la température.
ΔrG°= ΔrH° - Tx ΔrS°
3
ΔrG°=-177.10 + 158,5xT