Exercices

1. Une réaction chimique se produit dans un cylindre dont la base a une aire de . Un piston ajusté au cylindre est déplacé de vers l'extérieur quand la réaction est conduite sous une pression maintenue constante à . Calculez le travail effectué par le système réactionnel dans ces conditions.
2. On considère la détente isotherme de moles d'un gaz monoatomique de à , conduite à
   1. de façon réversible,
   2. contre une presssion externe égale à la pression finale du gaz
   3. dans le vide
   Dans chacun de ces trois cas, calculez et pour le processus de détente correspondant.
3. On chauffe mole d'un gaz parfait, dont , de façon réversible et à volume constant, pour l'amener d'un état initial spécifié par , à un état final caractérisé par une température . Calculez la pression finale du gaz, la variation d'énergie interne du gaz, la chaleur q et le travail w impliqué dans ce processus.

4. On fait condenser une mole de de façon réversible à . Sachant que l'enthalpie standard de vaporisation de l'eau vaut à cette température, calculez et pour ce processus.

5. Un morceau de zinc de masse est introduit dans une solution d'acide chlorhydrique diluée que contient un bécher laissé ouvert á l'air libre et maintenu à . Calculez le travail effectué lors de la réaction chimique, (que l'on considérera complète), qui se produit alors.

6. Calculez la chaleur requise pour faire fondre de potassium métallique à . L'enthalpie de fusion du potassium est .

7. La capacité calorifique à pression constante d'un certain gaz parfait varie avec la température selon la loi empirique

   

   Calculez et pour le chauffage d'une mole de ce gaz de à à

   1. pression constante,
   2. volume constant.

8. On soumet moles de , initialement dans un volume à , á une détente adiabatique contre une pression constante de jusqu'à ce qu'il atteigne un volume final . Calculez et pour ce processus. Quelle serait le pression finale du gaz?

9. On soumet moles d'un gaz parfait initialement à sous une pression de à une compression adiabatique réversible jusqu'à ce qu'il atteigne une température finale de . Étant donné que pour ce gaz, calculez et pour ce processus. Calculez la pression et le volume final du gaz.

10. L'enthalpie standard de formation de l'éthylbenzène vaut . Calculez son enthalpie standard de combustion.

11. Calculez l'enthalpie standard d'hydrogénation du 1-hexène en hexane, étant donné que l'enthalpie standard de combustion du 1-hexène vaut .

12. L'enthalpie standard de combustion du cyclopropane vaut à . En utilisant cette donnée, et de celle des enthalpies standards de formation de et , que l'on peut trouver dans des tables, calculez l'enthalpie standard de formation du cyclopropane. L'enthalpie standard du propène vaut . Calculez l'enthalpie standard de la réaction d'isomérisation du cyclopropane en propène.

13. Déterminez l'enthalpie standard d'hydratation (solvatation par ) de en utilisant les données suivantes:
    • Enthalpie standard de sublimation de :

      

    • Enthalpie standard de 1ère ionisation de :

      

    • Enthalpie standard de 2ème ionisation de :

      

    • Enthalpie standard de vaporisation de :

      

    • Enthalpie standard de dissociation de :

      

    • Affinité électronique de :

      

    • Enthalpie standard de dissolution de :

      

    • Enthalpie standard d'hydratation e :

      

14. L'énergie de cohésion d'un solide cristallin ionique est l'enthalpie standard de la réaction de formation du solide á partir des ions constituants considérés en phase gazeuse. À l'aide d'un cycle de Hess, déterminez l'énergie de cohésion du NaCl à partir des données expérimentales suivantes:
    • Enthalpie de sublimation de :

      

    • Enthalpie de formation de :

      

    • Enthalpie de dissociation de :

      

    • Premier potentiel d'ionisation de Na:

      

    • Affinité électronique de Cl:

      

    Note: Dans ce type de calcul d'énergie de cohésion d'un solide ionique, on appelle encore le cycle de Hess, cycle de Born-Haber.

15. Pour le chlorure d'argent, , on dispose des données thermodynamiques suivantes:

    

    Calculez l'énergie réticulaire (énergie de cohésion) de AgCl(s) à partir de ces données.

16. 1. En utilisant les valeurs tabulées des enthalpies standard de formation, calculez l'enthalpie standard des réactions suivantes, à :

       • 

       • 

    2. En utilisant les valeurs tabulées des capacités calorifiques à P constante, recalculez l'enthalpie standard de ces réactions à .

17. En utilisant les données du tableau 2.5 de Atkins, calculez l'enthalpie et l'énergie de réaction à (a) , (b) , pour la réaction

    

    On supposera que la capacité calorifique de toutes les espèces impliquées demeure constante dans cette gamme de température.