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effet thermique d'une dissolution
Bonjour,
J'ai plusieurs questions à propos de l'exercice suivant :
On étudie les effets thermiques liés à la dissolution du thiosulfate de sodium pentahydraté Na2S2O3,5H2O dans l'eau. On constate, lors de la dissolution de ce sel, une diminution de température.
1. Ecrire la réaction de mise en solution d'une mole de Na2S2O3, 5H2O.
2. Calculer la quantité de chaleur mise en jeu par mole de Na2S2O3, 5H2O.
3. On dissout 200g de Na2S2O3, 5H2O dans 1,0 litre d'eau. Calculer la quantité de chaleur mise en jeu. Quelle doit être la température de l'eau 
e en °C, avant la dissolution, pour que la température en fin d'opération soit de f=25°C. On considère qu'il n'y a pas de transfert thermique avec l'extérieur: le système évolue de façon adiabatique.
Données à 298K :
fH° en kJ/mol:
- S2O32- : -644,33
-Na+: -239,66
- Na2S2O3, 5H2O : -2602
- H2O(l) : -285,85
Capacité thermique molaire à pression constante de l'eau liquide : Cpm=73,5 J/K/mol dans le domaine de température 0 à 100°C
Masses atomiques en g/mol : M(Na)=23,0 ; M(S)=32,0 ; M(O)=16,0 ; M(H)=1,0
Masse volumique de l'eau supposée constante entre 25et 35°C : 996 kg.m-3
Ce n'est pas la résolution de l'exercice en tant que tel qui m'importe puisque j'ai déjà sa correction mais plutôt le fait qu'il y a certains points dans la correction que je ne comprends pas :
- problème 1: dans la correction il y a écrit la réaction suivante :
Na2S2O3, 5H2O.= 2Na+ + S2O32- + 5H2O(l)
et il y a écrit qu'à l'état final, on a 0 moles de Na2S2O3, 5H2O mais je ne comprends pas pourquoi étant donné qu'on étudie une réation de dissolution avec logiquement Ks<1. Du coup la réaction ne devrait pas être totale.....
- problème 2 : dans la correction, à l'état initiale, il y a dans le tableau d'avancement ni moles d'H2O(l). Pourquoi l'eau n'est pas en excès comme d'habitude ? Pourquoi si elle n'est pas en excès on en a pas 0 comme pour Na+? (je suppose que c'est parce-qu'il y a toujours de l'eau partout mais je demande quand même)
- problème 3 : dans la correction de la question 1, il y a écrit qu'on considère la température constante mais je ne comprends pas pourquoi étant donné que dans l'énoncé on observe une diminution de la température.
- problème 4 : pour la question 2 il y a écrit que la quantité de chaleur mise en jeu est avec 1 relatif à la dissolution du solide à T constante et 2 relatif au refroidissement du mélange (la réaction a été décomposée en deux transformations fictives vu que H est une fonction d'état). Or vu que la réaction est adiabatique, logiquement on a Q=0. Du coup j'ai émis une supposition de réponse qui est que de manière générale Q=0 mais que il y a un transfert de chaleur mis en jeu lors de la réaction (qui au final "s'annule") qui est
et qui est l'opposé de
. Est-ce que c'est bien ça ?
-problème 5 : Est-ce qu'on peut savoir que c'était cette réaction qu'on devait écrire et pas Na2S2O3, 5H2O + H2O(l) = 2Na+ + S2O32- + 6H2O(l) étant donné qu'en thermochimie l'écriture des réactions peut être importante dans la détermination de certaines grandeurs ?
Merci d'avance pour vos explications !
Bonsoir
Juste quelques indications. ..
1. Ce solide est très soluble dans l'eau. Il faut considérer que la quantité de solide introduite par litre est inférieure à la solubilité. La dissolution est complète.
2. Ton corrigé fait la différence entre les molécules d'eau initialement présentes dans le solide qu'il faut considérer comme réactifs et les autres molécules d'eau constituant le solvant.
3 et 4. Tu ne sembles pas avoir bien compris comment déterminer une enthalpie standard de réaction rH° par colorimétrie. Je te résume le principe. L'enthalpie étant une fonction d'état, sa variation H peut se calculer en imaginant deux étapes fictives entre l'état initial réel et l'état final réel.
Étape 1 : réaction à température fixe :
H1=.
rH°
Étape 2: évolution de la température du contenu du colorimètre :
H2=m.c.T
Synthèse :
Le colorimètre est supposé parfait. L'évolution est monobare adiabatique :
H=Q=0=H1+H2.
5. L'énoncé précise sans doute qu'il s'agit de déterminer la grandeur molaire d'où la nécessité d'écrire l'équation de la réaction avec une mole de solide.
Merci pour ta réponse mais il y a des choses qui ne restent pas très claires pour moi :
1. Je n'ai toujours pas compris. Je pensais que pour une dissolution on avait toujours la constante d'équilibre très petite devant 1. J'ai du mal à voir en quoi le fait que la quantité de solide introduite par litre soit inférieure à la solubilité engendre que finalement la réaction est totale.
2. Ok merci je pense que j'ai compris. Du coup, de manière générale, dans les exercices on considère que l'activité de l'eau est égale à 1 car l'eau est le solvant mais dès que l'eau est considéré comme réactif alors on doit tenir compte de sa quantité de matière ?
3. J'avais bien compris la méthode que tu m'as réexpliquée et qui consiste à considérer deux réactions hypothétiques puisque l'enthalpie est une fonction d'état donc ne dépend pas du chemin suivi. Mais du coup d'après cette méthode, on considère bien que la température diminue alors que dans le corrigé elle est considérée constante pour la question 1....
4. J'ai l'impression que ça ne répond pas vraiment à ma question. Je ne sais pas si c'est que je me suis mal exprimée ou si c'est que je ne comprends pas le lien entre ta réponse et ma question....
5. J'ai donné l'énoncé tel quel et je l'ai relu et je n'ai pas trouvé ce que tu disais. Pourquoi si on nous dit qu'il faut déterminer la grandeur molaire on doit prendre une mole de solide ?
La solubilité s désigne la quantité minimale de solide qu'il faut introduire pour obtenir l'équilibre solution - solide.
Si la quantité introduite par litre est inférieure à s, la dissolution est complète.
Ok pour 2.
Je me refuse à expliquer en détails les points 3 et 4 de ton corrigé. La méthode utilisée est particulièrement "datée " (j'essaie de rester diplomate ). Si tu as compris la méthode utilisant l'enthalpie : utilise la . Elle est rigoureuse et simple.
Pour 5 : la question 2 parle bien de chaleur par mole. Un énoncé récent(respectant les notations préconisées en 1984 par l'organisme international chargé des normes et des notations ) parlerait d'enthalpie molaire standard de dissolution :
dH° qui est un cas particulier d'enthalpie standard de réaction.
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