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Dissolution dans l’eau de la potasse

Posté par
TryDakS
26-10-20 à 02:31

[b]Determination de l'enthalpie de dissolution de la potasse a 298 K
Un calorimetre de capacitethermique Ccalo = 188 J K−1 contient V = 250,0 mL d'eau a la temperature initiale T1 = 24,7 ◦C. On y introduit m = 25,0 g de potasse KOH (s). A l'equilibre, la temperature de la solution est T2 = 49,2◦C.

a. Ecrire l' equation de la reaction et calculer son avancement final (la reaction est supposee quantitative (ξfinal = ξmax).
pour la a tous va bien
b. Decrire precisement les etats initial et final du systeme et proposer un cycle thermodynamique permettant de deduire l'expression litterale de  ∆dissH, enthalpie standard de dissolution de la potasse dans l'eau, en fonction des parametres du probleme. On considerera que la capacite thermique de la solution aqueuse de (K+, OH-) est assimilable a celle de l'eau pure. Cela signifie que la capacité thermique du calorimetre déterminé avec de l'eau peut etre utiliser avec la potasse ?
pour la b, j'ai introduit un etat intermediaire, bien choisi, nomme etat 3, qui permet de decomposer artificiellement la transformation en deux etapes pour calculer les variations d'enthalpie plus facilement. je sais que ∆dissolutionH=∆disociationH+∆solvatationH mais je ne sais pas comment calculer ces grandeurs :/
c. Calculer la valeur numerique de ∆dissH (KOH,s) a temperature ambiante.

Donnees a 298 K:
M(K) =39,1 g mol−1
cp (H2O,l)= 4,18 J K−1 g−1
ρH2O,l = 1000 g L−1

Posté par
vanoise
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 03:54

Bonjour
En prenant comme système fermé l'ensemble {potasse  eau }, tu imagines étapes fictives :
1 : dissolution totale de la potasse à la température initiale fixe . La variation d'enthalpie correspondante est le produit de l'avancement par l'enthalpie molaire molaire standard de dissolution.
2: échauffement de la solution obtenue de la température initiale à la température finale.
Le passage de l'état initial à l'état final étant monobare et adiabatique, la somme des deux variations d'enthalpie est nulle.
Le mécanisme de dissolution que tu évoques permet d'expliquer pourquoi certaines dissolutions sont exothermiques et d'autres endothermiques mais rien ici ne permet de quantifier ces deux étapes.

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 10:31

Quand vous dîtes que rien permet de quantifier ces deux étapes c'est qu'il manque une donnée de l'énoncé ?

Posté par
vanoise
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 12:05

Relis bien l'énoncé : on te demande juste de trouver l'enthalpie molaire de dissolution. Les enthalpies molaires de dissociation et de solvatation ne sont pas demandées et heureusement : l'énoncé ne permet pas de les trouver.
As-tu bien compris mon message précédent ?

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 15:17

Merci Vanoise de ta reponse
A vraie dire je sais pas si ce que j'ai fait est correct mais cela ce raproche de la valeur sur wikipedia −14,64 kJ mol−1
je n'ai pas utiliser Ccal dans mes calculs

la quantité de chaleur libérée par la dissolution du KOH(s) (Q1) est égale à la quantité de chaleur absorbée par la solution pour faire monter sa température (Q2)
Q1 =  x J/mol * (25/39.1) mol = x*1.564  J
Q2 = 250. 4,18 * (49.2  - 24,7)
x*1.564  =  250* 4,18 *(49.2  - 24,7)
En résolvant l'équation, on obtient: x= 16370  J
Le nombre de moles de  KOHs  est :  0.32 mol
L'enthalpie de la réaction de dissolutionn est:   DdissolH= -16.370  kJ/mol

A vraie dire je sais pas si ce que j'ai fait est correct mais cela ce raproche de la valeur sur wikipedia −14,64 kJ mol−1

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 15:30

Je sais pas si j'ai vraiment compris ce qui est demandé

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 15:58

on a Ccalo = 188 J.K-1
donc la masse en eau fictive est 188/4.18=45g
donc je dois ajouter aux 250 mL , 45mL pour compenser les echnage avec le calorimetre ?
je prend en Volume d'eau 295 mL dans mes calculs ?

Posté par
vanoise
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 19:11

Tu dois effectivement tenir compte de la capacité thermique du calorimètre. Les accessoires de celui-ci échangent de la chaleur de la même façon que le liquide. Puisque l'énoncé fournit directement cette capacité thermique, inutile de passer par la valeur en eau. Il faut aussi essayer de rédiger proprement en faisant d'abord un raisonnement littéral et en raisonnant sur les enthalpies même si tu sais que, pour une évolution monobare comme ici, une variation d'enthalpie correspond à une quantité de chaleur transférée.

Etape 1 : dissolution isotherme monobare :

\Delta H_{1}=\xi_{f}.\Delta_{diss}H{^\circ}

Etape 2 : échauffement monobare du calorimètre et de son contenu :

\Delta H_{2}=C.\Delta T

avec C : capacité thermique du calorimètre et de la solution :

C=C_{cal}+m_{H20}.c_{p\left(H2O_{l}\right)}

L'évolution globale étant monobare et adiabatique :

\Delta H_{1}+\Delta H_{2}=0

La dissolution de la potasse se fait sans variation sensible du volume de liquide. La solution de potasse possède un volume très proche de 250,0mL. On demande de supposer que la capacité calorifique de la solution est sensiblement la même que celle des 250,0mL d'eau.

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 19:33

Merci beaucoup Vanoise, je retrouve ma valeur, je prend note sur la redaction et les étapes.
Derniere petite question quand je vois dans des formule \Delta T  comment savoir si c'est temperature initiale - température final ou inversement ou peut etre que une difference de temperature est toujour positive ? dans le cas de l'eatape 2 c'est temperature T2-T1 ?

Posté par
vanoise
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 26-10-20 à 19:53

Usuellement, une variation  T est :
Tfinale - Tinitiale .
Sinon, on parle plutôt de différence : exemple  :
différence de potentiels  :
ddp  = Vinitial - Vfinal

Posté par
TryDakS
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 29-10-20 à 09:50

j'ai une dernière petite question si on change la masse initial de KOH a dissoudre, pourquoi DdissH° ne varie pas ?

Posté par
vanoise
re : Dissolution dans l’eau de la potasse 29-10-20 à 13:07

Imagine par exemple que tu multiplies par deux la quantité de potasse. L'avancement de la réaction de dissolution sera multiplié par deux mais l'augmentation de température sera aussi multipliée par deux. Donc la valeur obtenue pour  dissH° sera la même.

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