Transcription de la vidéo
Le Li₂CO₃, un carbonate du groupe 1, subit une décomposition thermique pour former de l’oxyde de lithium et du dioxyde de carbone. Quelle est la variation d’enthalpie de cette réaction si l’enthalpie standard de formation du carbonate de lithium est de moins 1 216 kilojoules par mole et celle de l’oxyde de lithium est de moins 596 kilojoules par mole ? L’enthalpie standard de formation du dioxyde de carbone est de moins 394 kilojoules par mole.
Il peut s'avérer difficile de mesurer les variations d’enthalpie de certaines réactions. Par exemple, les réactions peuvent être trop lentes ou potentiellement dangereuses. Cependant, nous pouvons toujours calculer les variations d’enthalpie pour ces réactions en utilisant les données d’enthalpie de certaines autres réactions. Dans le cadre de cette question, nous avons les valeurs de l’enthalpie standard de formation de trois composés différents, soit le carbonate de lithium ou Li2CO3, l’oxyde de lithium ou Li2O et le dioxyde de carbone ou CO2. L’enthalpie standard de formation représente la variation d’enthalpie lorsqu’une mole de substance se forme à partir de ses éléments constitutifs dans leurs états standard et dans des conditions standard.
Nous pouvons utiliser les valeurs fournies pour les enthalpies standard de formation. En premier lieu, nous devons construire un cycle de Hess pour illustrer comment les réactions de formation sont liées à la réaction de décomposition mentionnée dans la question. Commençons notre cycle de Hess en écrivant d’abord une équation chimique équilibrée pour la décomposition thermique du carbonate de lithium. Le carbonate de lithium est un solide qui a la formule chimique Li2CO3. Comme la question mentionne qu'il y a eu une décomposition thermique, nous pouvons ajouter le symbole pour la chaleur au-dessus de la flèche de réaction.
Les produits de cette réaction sont l’oxyde de lithium et le dioxyde de carbone. La formule chimique de l’oxyde de lithium est Li2O étant donné que deux ions Li1+ sont nécessaires pour former une liaison avec un ion O2‒ dans un composé neutre. L’oxyde de lithium est solide dans des conditions standard. Nous connaissons très bien la formule chimique du dioxyde de carbone, soit le CO2, et ce composé est gazeux dans des conditions standard. Cette équation chimique est déjà équilibrée telle qu'elle est écrite. Considérons cette réaction comme étant la réaction un.
Écrivons maintenant une équation chimique pour représenter la formation d’une mole de carbonate de lithium à partir de ses éléments constitutifs, soit le lithium, le carbone et l’oxygène. Nous avons écrit ces éléments dans leurs états standard. De plus, il est important de noter que l’oxygène est diatomique. Nous pouvons maintenant tracer une flèche de réaction allant des éléments vers le carbonate de lithium et considérer cette réaction comme étant la réaction deux. Bien sûr, nous devons équilibrer cette équation, ce qui signifie que nous devons ajouter un coefficient de deux devant le lithium et un coefficient de trois-demis devant l’oxygène gazeux.
Écrivons ensuite une équation pour représenter la formation d’une mole d’oxyde de lithium et d’une mole de dioxyde de carbone. Nous pouvons tracer une flèche de réaction allant des éléments vers les produits et considérer cette réaction comme étant la réaction trois. Cette équation chimique est déjà équilibrée.
Maintenant que nous avons terminé de construire notre cycle de Hess, libérons un peu d’espace à l'écran pour calculer la variation d’enthalpie de la réaction un. Selon notre cycle de Hess, nous pouvons affirmer que la variation d’enthalpie de la réaction un est égale à la valeur négative de la variation d’enthalpie de la réaction deux plus la variation d’enthalpie de la réaction trois. Nous devons inverser le signe de la variation d’enthalpie de la réaction deux étant donné que nous devons passer des réactifs aux produits dans notre voie alternative. Par conséquent, nous devons inverser la réaction numéro deux.
Nous sommes maintenant prêts à remplacer les valeurs dans notre équation par les enthalpies standard de formation qui nous ont été fournies. La variation d’enthalpie de la réaction deux est égale à l’enthalpie standard de formation du carbonate de lithium, qui est de moins 1 216 kilojoules par mole. La variation d’enthalpie de la réaction trois est égale à la somme des enthalpies de formation de l’oxyde de lithium et du dioxyde de carbone. Après avoir simplifié notre équation, nous constatons que la variation d’enthalpie de la réaction un est égale à 1 216 kilojoules par mole plus moins 990 kilojoules par mole. Cela nous donne une réponse de plus 226 kilojoules par mole.
En conclusion, la variation d’enthalpie pour la décomposition thermique du carbonate de lithium est de plus 226 kilojoules par mole.