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Le peroxyde d’hydrogène (H₂O₂) est une substance hautement réactive utilisée comme agent de blanchiment et comme carburant de fusée. Le composé se décompose lentement à la lumière pour former de l’eau et de l’oxygène. L’équation de cette réaction est indiquée ici. La variation d’énergie totale par mole d’oxygène formé est de moins 210 kilojoules par mole. Le tableau donne les énergies de de certaines liaisons dans les réactifs et les produits. Calcule au kilojoule par mole près l’énergie de la liaison simple oxygène-oxygène dans H2O2.
Dans cette question, on nous donne une équation chimique équilibrée pour la décomposition du peroxyde d’hydrogène. On nous donne également la valeur de la variation d’enthalpie de cette réaction, qui est de moins 210 kilojoules par mole. Le signe moins indique que la réaction de décomposition est exothermique, ce qui signifie que de l’énergie est libérée dans l’environnement lorsque la réaction se produit. Pour résoudre ce problème, on doit utiliser l’équation chimique équilibrée et la variation d’enthalpie de la réaction pour nous aider à calculer l’énergie de liaison de la liaison simple oxygène-oxygène dans les molécules de peroxyde d’hydrogène.
On nous fournit également un tableau répertoriant l’énergie de liaison de deux types de liaison. L’énergie de liaison, que nous abrégerons par EL dans cette vidéo, est la quantité moyenne d’énergie nécessaire pour rompre une liaison spécifique dans une mole de molécules gazeuses. Nous utiliserons ce tableau un peu plus tard dans la vidéo. Pour l’instant, libérons un peu d’espace pour travailler sur le problème.
Au cours d’une réaction chimique, certaines liaisons des molécules de réactif sont rompues. Pour que les liaisons soient rompues, l’énergie doit être absorbée par l’environnement. En fait, l’énergie de liaison est la quantité spécifique d’énergie qui doit être absorbée pour qu’une liaison particulière soit rompue. De nouvelles liaisons chimiques doivent se former pour produire les molécules de produit. Et la formation de ces nouvelles liaisons libère de l’énergie. Nous pouvons utiliser l’équation suivante pour nous aider à résoudre le problème. La variation d’enthalpie globale de la réaction, Δ𝐻, est égale à la somme de l’énergie des liaisons rompues dans les réactifs moins la somme de l’énergie des liaisons formées dans les produits. Autrement dit, la variation d’enthalpie d’une réaction est la différence entre la quantité d’énergie absorbée pour rompre les liaisons et la quantité d’énergie libérée lorsque de nouvelles liaisons se forment.
Maintenant, on doit déterminer quelles liaisons dans les molécules de réactif sont rompues au cours de la réaction. Le coefficient deux écrit devant la molécule de peroxyde d’hydrogène signifie que deux molécules réagissent. Dessinons alors deux molécules. On peut remarquer que pour former deux molécules d’eau, il faut casser les liaisons simples oxygène-oxygène dans les molécules de peroxyde d’hydrogène. De plus, il faut aussi casser une liaison simple oxygène-hydrogène dans chaque molécule. Notons cela en dessous de l’équation. Pour compléter la formation de deux molécules d’eau, il faut former deux nouvelles liaisons simples oxygène-hydrogène. Et enfin, les deux atomes d’oxygène qui n’ont pas été incorporés dans les molécules d’eau forment une double liaison pour produire la molécule d’oxygène.
Notons les trois liaisons formées dans les produits en dessous de l’équation. Maintenant, nous sommes prêts à effectuer le calcul. Nous savons que la variation d’enthalpie de la réaction est de moins 210 kilojoules par mole. Puisque dans ce problème, nous essayons de trouver l’énergie de liaison de la liaison simple oxygène-oxygène, représentons ces deux liaisons par deux 𝑥. D’après le tableau, l’énergie de liaison de deux liaisons simples oxygène-hydrogène sera de deux fois 473 kilojoules par mole. Maintenant, on peut utiliser cette même valeur pour les liaisons simples oxygène-hydrogène qui se forment dans les produits. Enfin, on utilise 494 kilojoules par mole pour l’énergie de liaison de la double liaison oxygène-oxygène.
Maintenant que nous avons pris toutes les valeurs d’énergie de liaison, nous devons résoudre 𝑥. Après avoir simplifié le contenu de chaque ensemble entre parenthèses, on obtient l’équation suivante, qui peut être simplifiée en soustrayant 1440 kilojoules par mole de 946 kilojoules par mole. L’équation résultante est moins 210 kilojoules par mole égale deux 𝑥 moins 494 kilojoules par mole.
Après avoir ajouté 494 kilojoules par mole des deux côtés de l’équation, on obtient plus 284 kilojoules par mole égal à deux 𝑥. Pour trouver 𝑥, on doit diviser les deux côtés de l’équation par deux. Enfin, cela nous donne plus 142 kilojoules par mole est égal à 𝑥. Par conséquent, l’énergie de la liaison simple oxygène-oxygène dans H2O2 au kilojoule par mole près est de 142 kilojoules par mole.
