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Feuille d'activités de la leçon : Mesurer les variations d’enthalpie Chimie

Dans cette feuille d'activités, nous nous entraînerons à réaliser les expériences de calorimétrie, et à utiliser les résultats pour calculer la variation d’enthalpie au cours d’une réaction chimique.

Q1:

Au cours d'une expérience, 14,9 g de chlorure de potassium ont été ajoutés à 150 mL d'eau à 22C. La variation de température a été mesurée et est représentée dans le graphique ci-dessous.

En traçant une droite de régression entre les points allant de 0 à 40 secondes, laquelle des valeurs suivantes indique la température à 40 secondes?

  • A22C
  • B21,4C
  • C22,2C
  • D20,5C
  • E18,0C

En traçant une droite de régression entre les points allant de 75 à 120 secondes et en l'extrapolant, laquelle des valeurs suivantes indique la température à 40 secondes?

  • A18,0C
  • B17,0C
  • C17,5C
  • D18,4C
  • E17,9C

En utilisant les deux droites de régression, calcule la variation de température à 40 secondes.

Détermine la valeur de Δ𝐻 pour cette réaction en utilisant une capacité thermique spécifique pour l'eau de 4,2/JgC. Donne ta réponse en unités de kilojoules par mole et au dixième près. N'oublie pas d'inclure un signe dans ta réponse. [K = 39 g/mol,Cl = 35,5 g/mol]

Q2:

Lorsque 50 mL d’eau contenant 0,5 mol/L de HSO24 à 20C a été mélangé avec 50 mL d’eau contenant 0,5 mol/L de NaOH à 20C, la plus haute température mesurée était de 26C.

Quelle est la valeur de 𝑞 pour cette réaction? Utilise une valeur de 4,2/JgC pour la capacité thermique massique de l'eau. Donne ta réponse en joules.

Si le NaOH est le réactif limitant, quelle est la valeur de 𝑞 en kilojoules par mole de NaOH? [Na = 23 g/mol, H = 1 g/mol, O = 16 g/mol]

L'équation équilibrée de cette réaction est:HSO()+2NaOH()NaSO()+2HO()24242aqaqaqaqQuelle est la variation d'enthalpie molaire pour chaque mole de HSO24 consommée? Donne ta réponse au nombre entier le plus près.

Q3:

Un élève veut prendre 150 mL d'eau à 25C pour la faire bouillir. On lui fournit du carburant qui produit 6,75 kJ d'énergie thermique par 1 g de carburant consumé. Quelle quantité de carburant l’élève a-t-il besoin de brûler pour que l’eau atteigne son point d’ébullition? Donne ta réponse au nombre entier le plus près. Suppose que la capacité thermique de l'eau demeure constante.

Q4:

Une expérience est réalisée en utilisant la calorimétrie pour comparer la chaleur dégagée par différents combustibles. Parmi les facteurs suivants, lequel ne doit pas nécessairement demeurer constant lors de la répétition de l’expérience avec chacun des combustibles?

  • Ala masse de combustible brûlée
  • Ble thermomètre
  • Cle volume d'eau
  • Dla température de départ de l'eau
  • Ele brûleur et la mèche

Q5:

Le schéma ci-dessous représente le montage expérimental d'un calorimètre simple servant à mesurer le changement d'enthalpie lors de certaines réactions. Dans quels types de réactions cet appareil expérimental ne conviendrait pas pour mesurer la variation d'enthalpie?

  • Ala dissolution
  • Bla combustion
  • Cle déplacement
  • Dla neutralisation
  • Ela précipitation

Q6:

La combustion de 40,1 g de méthane (𝑀=16,04/gmol) augmente la température de 10 kg d'eau par 53C. Quelle est la variation d'enthalpie molaire, au nombre entier le plus près, de la combustion du méthane? Utilise une capacité thermique massique pour l'eau de 4,2/JgC.

Q7:

Au cours d'une expérience, 80 g d'eau ont été pesés et placés dans un récipient en cuivre. La température a ensuite été mesurée. Une lampe à alcool contenant un combustible a été pesée puis placée sous le récipient en cuivre. La mèche de la lampe à alcool a été allumée et l'eau a été chauffée jusqu'à ce que la température atteigne 50C. La flamme a ensuite été éteinte et la température finale de l'eau a été mesurée. La lampe à alcool a ensuite été pesée. Les résultats sont fournis dans le tableau ci-dessous:

Température initiale de l'eau (C)Température finale de l'eau (C)Masse de la lampe à alcool avant le chauffage (g)Masse de la lampe à alcool après le chauffage (g)
22,551,254,3852,88

Quelle est la valeur de l'énergie thermique transférée (𝑞) au cours de cette expérience? Donne ta réponse en kilojoules, au dixième près. Utilise une valeur de 4,18/JgC pour la capacité thermique massique de l'eau.

Quelle est la variation de chaleur par gramme de combustible? Donne ta réponse en kilojoules par gramme de combustible.

  • A2,2 kJ/g de combustible
  • B14,4 kJ/g de combustible
  • C8,1 kJ/g de combustible
  • D11,4 kJ/g de combustible
  • E6,4 kJ/g de combustible

Q8:

Laquelle des équations suivantes peut être utilisée avec les résultats d’une expérience de calorimétrie afin de calculer l’énergie thermique transférée au cours d’une réaction chimique?

  • A𝑞=(𝑐×Δ𝑇)𝑚
  • B𝑞=𝑚𝑐×Δ𝑇
  • C𝑞=𝑚×𝑐×Δ𝑇
  • D𝑞=𝑐𝑚×Δ𝑇
  • E𝑞=(𝑚×𝑐)Δ𝑇

Q9:

Un élève prépare une expérience utilisant la calorimétrie pour mesurer la variation d'enthalpie d'une réaction de neutralisation. L'élève décide d'utiliser un bécher en verre plutôt qu'un verre en polystyrène. Comment cela affectera-t-il les résultats de l'expérience?

  • ALa réaction se produira plus rapidement dans le bécher en verre, ce qui rendra la variation de température plus rapide.
  • BLa variation de température sera plus élevée, car le bécher en verre est plus isolant que le verre en polystyrène.
  • CLe changement de température sera plus faible, car davantage de chaleur sera perdue dans le milieu environnant par le bécher en verre.
  • DLe bécher a une plus grande masse que le verre en polystyrène et la quantité d'énergie thermique transférée sera donc plus grande.
  • EL’augmentation de la température causera un bris du bécher.

Q10:

Un élève prépare une expérience afin de mesurer la variation d'enthalpie lors d'une réaction de neutralisation entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxide de potassium. Avant de mélanger les deux solutions ensemble dans un verre en polystyrène, l'élève place un bécher contenant chacune des solutions dans un bain d'eau réglé à 25C. Pourquoi l'élève fait-il cela?

  • Apour s'assurer que les réactifs ont l'énergie d'activation nécessaire pour réagir
  • Bpour rendre les solutions moins visqueuses
  • Cpour s'assurer que les deux solutions sont à la même température
  • Dpour augmenter la vitesse de réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxide de potassium
  • Epour éliminer les impuretés présentes dans les solutions

Cette leçon comprend 36 questions additionnelles pour les abonnés.

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