Transcription de la vidéo
Lors du calcul de l’enthalpie de combustion de l’éthanol en utilisant la loi de Hess, quelle valeur est utilisée pour Z ? (A) Plus trois multiplié par l’enthalpie de formation d’eau. (B) Plus trois multiplié par l’enthalpie de combustion de l’hydrogène. (C) Plus un multiplié par l’enthalpie de formation d’eau. (D) Moins trois multiplié par l’enthalpie de combustion de l’hydrogène. (E) Moins trois multiplié par l’enthalpie de formation de l’eau.
Dans cette question, on nous présente un cycle de Hess composé de plusieurs réactions chimiques. Commençons par numéroter les réactions qui utilisent des flèches noires dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Nous parlerons de la réaction légendée Z un peu plus tard dans la vidéo. Tout d’abord, la réaction numéro un représente la combustion d’une mole d’éthanol. Libérons de l’espace pour écrire cette équation chimique.
Le symbole ΔHc qui apparaît sur la flèche de réaction représente l’enthalpie de combustion. Si une mole d’éthanol brûle complètement dans l’oxygène dans son état standard et dans des conditions normales, alors la variation d’enthalpie est l’enthalpie standard de combustion. Bien que l’enthalpie de combustion de l’éthanol puisse être mesurée dans une expérience, elle peut également être calculée à partir d’une série de réactions dans le cycle de Hess.
Pour l’instant, dans notre tableau, représentons la variation d’enthalpie de la réaction une comme ΔH1. Sous la réaction de combustion sur la figure, les éléments carbone, hydrogène et oxygène sont représentés dans leurs états standard. Trois flèches différentes relient ces éléments aux réactifs et aux produits de la réaction de combustion. Écrivons une équation chimique pour représenter la réaction numéro deux.
Dans la deuxième réaction, l’éthanol et l’oxygène gazeux sont formés à partir de leurs éléments constitutifs dans leurs états standard. La variation d’enthalpie pour ce type de réaction est appelée enthalpie standard de formation. Il est important de noter que l’enthalpie standard de formation concerne la formation d’une mole de substance. Dans la réaction deux, une mole d’éthanol se forme, mais trois moles d’oxygène gazeux se forme. Par conséquent, lorsque nous écrivons la variation d’enthalpie pour la réaction deux, nous multiplions l’enthalpie de formation de l’éthanol par un et l’enthalpie de formation de l’oxygène gazeux par trois. Pour l’instant, notons cette variation d’enthalpie comme ΔH2.
Maintenant, nous sommes prêts à écrire une équation pour la réaction numéro trois. Dans cette réaction, deux moles de dioxyde de carbone et trois moles de vapeur d’eau sont produites. Par conséquent, lors de l’écriture de la variation d’enthalpie pour la réaction trois, nous devons multiplier l’enthalpie de formation de dioxyde de carbone par deux et l’enthalpie de formation d’eau par trois. Par souci de simplicité, pour l’instant, nommons cette variation d’enthalpie ΔH3. Maintenant que nous avons déterminé les variations d’enthalpie pour toutes les réactions du cycle de Hess, nous pouvons appliquer la loi de Hess.
La loi de Hess stipule que la variation d’enthalpie d’une réaction est indépendante du chemin emprunté. Selon la loi de Hess, la somme des variations d’enthalpie des réactions le long d’un chemin alternatif est égale à la variation d’enthalpie du chemin direct. Tant que notre série de réactions commence et se termine avec les mêmes substances dans les mêmes conditions, nous pouvons alors appliquer cette règle.
Dans le cycle de Hess, le chemin direct est la réaction numéro une. L’autre solution consiste à se déplacer dans le cycle à partir d’éthanol et d’oxygène dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Chaque fois que nous changeons le sens d’une réaction dans un cycle de Hess, nous devons changer le signe de la variation d’enthalpie. Comme nous avons inversé le sens de la réaction numéro deux, nous devons écrire la variation d’enthalpie sous la forme moins ΔH2. Et comme nous n’avons pas changé le sens de la réaction numéro trois, nous n’avons pas besoin de changer le signe.
En utilisant la loi de Hess, nous pouvons écrire l’équation suivante. La variation d'enthalpie du chemin direct, soit ΔH1, est égale à la somme des variations d'enthalpie le long du chemin alternatif. Ce sont moins ΔH2 plus ΔH3. Maintenant, nous pouvons remplacer les expressions que nous avons écrites pour ΔH2 et ΔH3 dans notre équation. Maintenant que nous avons cette équation, déterminons quelle partie de l’équation représente la réaction appelée Z.
La réaction Z représente la formation de trois moles d’eau à partir de ses éléments constitutifs, et sa variation d’enthalpie n’est qu’une partie de la variation d’enthalpie associée à la réaction trois. Lors de l’utilisation de la loi de Hess pour calculer la variation de l’enthalpie de combustion de l’éthanol, Z est représenté par trois multiplié par l’enthalpie de formation d’eau à l’état gazeux.
Maintenant, nous pouvons ramener les choix de réponses à l’écran pour déterminer lequel est la bonne réponse. Lors du calcul de l’enthalpie de combustion de l’éthanol en utilisant la loi de Hess, la valeur utilisée pour Z est plus trois multiplié par l’enthalpie de formation d’eau soit le choix de réponse (A).