Cours en ligne Physique-Chimie en Maths Spé

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Exercices et corrigés sur la thermochimie en maths spé

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Ces exercices corrigés pour la maths spé en physique chimie sur thermochimie pourront vous aider à mieux comprendre les notions sur le calcul d’enthalpie et d’entropie de réaction et la température de flamme adiabatique. En plus de ces exercices et corrigés que vous pouvez travailler seuls, Groupe Réussite propose sur la plateforme des fiches de profs pour des cours de physique chimie pour vous aider de manière hebdomadaire et dans la préparation des concours.

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QCM sur la thermochimie en maths spé

Question 1 :

L’entropie standard molaire vaut

$\frac52R$
$200~\mathrm{J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}$
$\frac32 R$

Question 2 :

La détermination d’une température de flamme (en l’absence de changement d’état) pour une réaction totale, où les réactifs sont introduits en quantités stoe chiométriques, qui s’écrivent $\Sigma_i \nu_iX_i=0$ , nécessite la résolution d’une équation qui s’écrit

(a) $\Delta_rH^0(298)+\Sigma_i\nu_i C_{p,m,i}(T_f-298)=0$
(b) $\xi_f\Delta H(298)+\Sigma_{\mathrm{produits}}\nu_i C_{p,m,i}(T_f-298)=0$
(c) $\Delta_r H(298)+\Sigma_{\mathrm{reactifs}}\nu_i C_{p,m,i}(T_f-298)=0$

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Corrigé du QCM de maths spé sur la thermochimie

Question 1 :

L’entropie standard ( $\mathrm{J\cdot K^{-1}}$ ) est molaire ( $\mathrm{mol^{-1}}$ ).

Question 2 :

La bonne réponse est la b

(a) n’est pas homogène ( $\Delta_rH^0$ est en $\mathrm{J\cdot mol^{-1}}$ ), et après la réaction, on n’a plus que les produits, pas les réactifs.

Exercices sur la thermochimie en prépa MP, MPI, PSI, PC et PT

Exercice sur CO et $CO_2$

On donne les enthalpies de formation suivantes, en kJ par mol, à 298 K.

$\mathrm{CO_2(g)}$ : -392,2

$\mathrm{CO(g)}$ : -110,3

$\mathrm{H_2O(l)}$ : -285,3

On donne l’enthalpie de sublimation du $\mathrm{CO_2(s)}$ à 298 K

$\Delta_{\mathrm{sub}}H^0=43,7~\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ .

On donne les capacités thermiques molaires à pression constante, en $\mathrm{J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}$ .

$\mathrm{CO_2(g)}$ : 34

$\mathrm{CO(g)}$ : 28

$\mathrm{H_2O(l)}$ : 33

$\mathrm{H_2(g)}$ : 28.

1. Calculer $\Delta_rH^0_1$ à 298 K pour la réaction

$\mathrm{CO(g)+H_2(g)=CO(g)+H_2O(l)}$

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Exercice sur la combustion de l’éthyne.

La réaction de combustion de l’éthyne est supposée totale~:

$\mathrm{{C_2H_2}_{(g)}~+5/2~{O_2}_{(g)}~=~2{CO_2}_{(g)}~+~{H_2O}_{(\ell)}}$

On donne $\Delta_rH^0(298~K)=-402~\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ .

Les capacités thermiques molaires à pression constante exprimées en $\mathrm{J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}}$ sont

$\mathrm{CO_2(g)}$ : 37,1

$\mathrm{H_2O}(g)$ : 33,6

$\mathrm{H_2O}(\ell)$ : 75,5

Et pour l’eau à 373~K :

$\Delta_{\mathrm{vap}}H=40,7~\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$ .

La réaction se fait dans un réacteur adiabatique et à la pression constante de $1,0~\mathrm{bar}$ , dans lequel on introduit les réactifs dans les proportions
stœchiométriques à $298~\mathrm{K}$ .

Déterminer la température finale $T_f$ du système.

Corrigé des exercices sur la thermochimie en maths spé

Corrigé sur CO et $CO_2$ .

1. D’après la loi de Hess, en considérant que le dihydrogène est un corps simple, et que l’état gazeux est son état de référence à 298 K :

$\Delta_rH^0_1=-285,3-110,3+392,2$

$\Delta_rH^0_1=-3,4~\mathrm{kJ\cdot mol^{-1}}$

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Corrigé sur la combustion de l’éthyne.

Notons $n$ la quantité de matière d’éthyne introduite et dressons le tableau d’avancement de la réaction.

$\begin{array}{c||c|c|c|c} & \mathrm{C_2H_2(g)}+ & 5/2\mathrm{O_2(g)}\rightarrow & 2\mathrm{CO_2(g)}+ & \mathrm{H_2O(g)} \\ \hline \mathrm{initial} & n & 2,5n & 0 & 0 \\ \hline \mathrm{date}~t & n-\xi & 2,5n-2,5\xi & 2\xi & \xi \\ \hline \xi_F=n & 0 & 0 & 2n & n \end{array}$