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Niveau première
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Énergie de combustion

Posté par
Murdoch
01-05-20 à 15:48

Bonjour, j'ai un exercice à faire en entraînement pour le chapitre "Réaction de combustion" de première générale. Le problème est que je n'ai pas compris ce chapitre pouvez-vous m'aidez?🤗

Énoncé - Questions + 1 documents associé mis en pièce jointe
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La société moderne est animée par la nécessité de produire de l'énergie. 75% de ces besoins proviennent de la combustion de combustibles fossiles. L'énergie est stockée dans des composés chimiques dans les liaisons qui lient les atomes les uns aux autres.

1. Évaluer l'énergie de combustion du méthane.

2. Calculer l'énergie de la liaison O-H

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Merci d'avance🤗

Énergie de combustion

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:07

Bonjour
Pour la question 1 : quel est l'état initial ? quel est l'état final ? Quelle est la variation d'énergie correspondante par mole de méthane réagissant ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:12

L'état initial c'est CH4 + 2O2 et l'état final C + 4H + 4O
Et la variation d'energie Q= -802 kJ/mol

est-ce correcte?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:23

Il ne s'agit pas de regarder à quels états correspondent l'énergie la plus basse et l'énergie la plus haute. Je veux parler de l'état initial et de l'état final lors de la combustion d'une mole de méthane. Pour le savoir, il suffit d'écrire l'équation bilan de la réaction.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:25

Ha et bien ça nous donne CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:34

L'état initial est l'état correspondant à une mole de méthane et deux moles de dioxygène (l'état réactifs de ton diagramme) et l'état final correspond à une mole de dioxyde de carbone et deux moles d'eau (l'état produits de ton diagramme). L'énergie molaire de combustion est la différence : Q=Efinale - Einitiale
Cela ne semble pas demandée ici mais il me semble intéressant d'être capable de justifier le signe de Q.
Pour la deuxième question : il faut trouver une étape au cours de laquelle il y a création ou rupture de liaisons O-H de molécules d'eau.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:45

Je comprend pas...

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:48

C'est parce que la "différence" donne la flèche violette soit celle qui va de 0 kJ/mol à -802 kJ/mol

Q correspond à cette flèche car : Q= [4(C-H) + 2(O=O)] - [2(C=O) + 2x2(H-O)]

Est-ce correct?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 16:58

D'après ton diagramme :
l'état initial correspond à Einitiale=0
l'état final correspond à Efinale=-802kJ/mol
Cela donne donc : Q=-802kJ/mol
Pour la première question, tu n'as pas à te préoccuper des différentes étapes ; seules comptent les énergie de l'état initial et de l'état final.
Les différents atomes, en passant de l'état initial où ils sont associés sous forme de molécules CH4 et O2 à l'état final où ils sont associés sous formes de molécules CO2 et H20 perdent une énergie égale à 802kJ par mole de méthane ayant réagit. Cette énergie est récupérée par le milieu ambiant extérieur, par exemple par l'eau contenue dans une casserole posée au-dessus de la flamme qui ainsi s'échauffe. Je ne sais pas si cela est à ton programme : une réaction telle que Q<0 est qualifiée d'exothermique.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 17:01

Donc L'énergie de la combustion du méthane est Q?
Et si c'est de mon programme

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:29

Citation :
Donc L'énergie de la combustion du méthane est Q?

Oui !

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:36

Alors 1) on sait que l'énergie de combustion du méthane Q=-802kJ/mol soit Q<0 l'énergie est donc exothermique

C'est tout ?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:44

La réaction est exothermique, pas l'énergie. C'est tout pour la première question.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:47

Et pour la 2) ?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:53

Je t'ai fourni la méthode dans mon message de 16h34.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 18:55

C'est l'étape à 2632 kJ/mol ?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 01-05-20 à 19:19

Tu parles d'un état  donné.  Il faut définir une transformation entre un état  et un autre état, sachant que le passage d'un état à l'autre correspond à la formation ou à la rupture des liaisons O-H de molécules d'eau.  Observe bien le diagramme fourni.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 11:00

Ducoup ce serait une création de liaison O-H sur la flèche rouge entre 1034kJ/mol et -802kJ/mol ?
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Sinon je ne comprend vraiment pas...

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:09

Je ne suis pas sûr que tu ais compris la représentation des différentes étapes...
Considère la dernière étape :
CO2+4H+2O CO2 + 2H2O
Que se passe-t-il au niveau des liaisons au cours de cette étape ? Quelle est la variation d'énergie correspondante ? Quelle est l'énergie d'une liaison O-H ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:13

Des liaisons entre atome se forme?
Variation d'énergie c'est Q=-802kJ/mol ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:14

Donc la liaison O-H c'est Q/2 ?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:19

Tu n'y es pas du tout ! Q=-802kJ/mol correspond à l'énergie de combustion du méthane étudiée à la question 1.
Je te demande d'étudier uniquement l'étape correspondant à la transformation :
CO2+4H+2O CO2 + 2H2O
CO2 apparait à l'état initial et à l'état final de cette étape. Le bilan de cette étape peut donc s'écrire de façon plus simple :
4H+2O 2H2O
Je repose les mêmes questions :
Que se passe-t-il au niveau des liaisons au cours de cette étape ? Quelle est la variation d'énergie correspondante ? Quelle est l'énergie d'une liaison O-H ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:21

4H devient 2H2 mais O reste O ?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:40

Enfin... Que signifie l'écriture 2H2O ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 14:56

Que y'a deux fois la liaison H-O-H

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:00

Pour une molécule oui mais puisque la transformation crée 2 molécules, il y a création de 4 liaisons OH au cours de cette transformation. Quelle est la variation d'énergie correspondante ? Que vaut l'énergie de liaison (au singulier) O-H ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:05

Il faut faire Q/4 ?
Si c'est le cas ça donne -200,5 kJ/mol
Soit l'énergie d'une liaison O-h est égal à 200,5 kJ/mol

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:12

Pour cette étape, l'énergie passe de 1034kJ/mol à -802kJ/mol : il suffit de lire le diagramme ! Je ne sais pas comment te l'écrire : il ne s'agit plus d'étudier la combustion du méthane !

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:15

Donc on fait juste 1034-(-802) ?

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:16

Murdoch @ 02-05-2020 à 15:15

Donc on fait juste 1034-(-802) ?

1034-(-802) divisé par 4?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:32

C'est bien cela !

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:50

2) On repère l'étape au cours de laquelle il y a formation de liaisons O-H
On considère CO2+4H+2O -> CO2 + 2H2O

Ce qui signifie qu'il y a formation de 4 liaisons O-H. On repère au cours de cette formations que l'énergie passe de 1034 kJ/mol à -802 kJ/mol

Soit \frac{1034+802}{4} = 459kJ/mol

Donc l'énergie d'une liaisons O-H est de 459 kJ/mol
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Est-ce correcte?

Posté par
vanoise
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 15:55

C'est bien cela !
L'énergie de liaison (valeur positive) est l'énergie qu'il faut fournir à une molécule d'eau pour détruire une liaison O-H.

Posté par
Murdoch
re : Énergie de combustion 02-05-20 à 16:10

D'accord et bien je vous remercie vanoise de m'avoir aider dans cet exercice plus que complexe avec ma compréhension😓
Je vous souhaite une bonne fin de journée🤗



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