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Thermochimie

Posté par
mimibro
24-11-17 à 13:25

Bonjour à tous,

Je rencontre quelques difficultés pour résoudre un exercice de chimie générale (thermochimie)
Voici l'énoncé:
Lors de la décomposition du MgCO3 selon la réaction suivante:
MgCO3(s) --> MgO(s) + CO2(g)
\Delta H = 108836 Jmol-1 à 900K et à 1atm
Le volume molaire de MgCO3 est de 0,028 Litre et celui de MgO est de 0,011 litre. Déterminer la variation d'énergie interne \Delta U.

Puisque nous sommes à P = 1atm = 101325 Pa c'est à dire pression constante, nous pouvons utiliser la formule de transformation isobare
Ainsi \Delta U = \Delta H - p\Delta V
C'est alors que \Delta U = 108836 - (101325 x (0,028-0,011)) = 107113 kJ/mol
Je ne suis pas certaine du calcul premièrement en ce qui concerne la formule utilisée et ensuite avec le \Delta V.

L'un ou l'une d'entre vous aurait-il/elle la gentillesse de m'aiguiller?
Merci par avance
Mimi

Posté par
vanoise
re : Thermochimie 24-11-17 à 14:27

Bonjour
Attention à la rigueur des notations, puisque les valeurs sont fournies enJ/mol sous 1atm, je présume qu'il s'agit des enthalpies standard de réaction notées rH° et de l'énergie interne standard de réaction notée rU°.
On démontre :
rH°=rU°+R.T.g
avec :
g=somme des coefficients stœchiométriques des constituants gazeux des produits - somme des coefficients stœchiométriques des constituants gazeux des réactifs.
Ici, la réaction fait intervenir une mole de gaz comme produit et pas de gaz comme réactifs : g=1
rH°=rU°+R.T
Je te laisse faire l'application numérique.
Remarque : depuis le milieu des années 80, la pression standard de référence est 1bar=105Pa et non 1atm mais l'écart est d'influence négligeable ici.

Posté par
vanoise
re : Thermochimie 24-11-17 à 14:50

Quelques explications sur la relation que j'ai utilisée par rapport à celle que tu utilises et qui est aussi correcte. Je développe...
En toute rigueur :

\Delta_{r}H^{\text{0}}=\Delta_{r}U^{0}+P^{\text{0}}.\left(V_{CO2}+V_{MgO}-V_{MgCO3}\right)

où V désigne les différents volumes molaires et P° la pression standard. A 900K, le volume molaire du gaz est de l'ordre de 74L/mol, alors que, comme indiqué par l'énoncé, les volumes molaires des solides sont de l'ordre du centième de litre par mole. On peut donc tout à fait négliger les volumes molaires des solides devant celui du gaz ; on pourrait aussi négliger ceux des liquides s'il y en avait. En assimilant le dioxyde de carbone à un gaz parfait, on tombe sur la formule que je t'ai indiquée précédemment.

Posté par
mimibro
re : Thermochimie 24-11-17 à 15:30

Un grand merci Vanoise,
je suis davantage éclairée puisque je ne comprenais pas la relation que vous aviez utilisé dans le premier message.

Si je suis votre premier raisonnement, je trouve
\Delta rU°= 108836 - (101325 x 1) = 7511 kJ/mol.

en revanche vous précisez: "En assimilant le dioxyde de carbone à un gaz parfait, on tombe sur la formule que je t'ai indiquée précédemment".
J'ai compris pourquoi nous négligeons le volume des solides devant le gaz.
Ainsi je me suis demandée si nous remplacions le \Delta V par
V CO2 car comme un gaz parfait et seul et unique volume qui intervient, de ce fait ne pouvons nous pas calculer:
\Delta r H° = \Delta rU° + P° \Delta V(CO2)
soit
\Delta rU° = \Delta rH° - P\Delta V(CO2)
\Delta rU° = 108836 - (101325 x 74)
\Delta rU° = - 7389214 kJ/mol. Ce qui me semble peut probable :/

dans l'attente de votre réponse, je vous remercie.
Mimi

Posté par
mimibro
re : Thermochimie 24-11-17 à 15:35

Autre petite question, comment savez vous que le volume molaire d'un gaz à 900K est de l'ordre de 74L/mol?

Posté par
mimibro
re : Thermochimie 24-11-17 à 15:44

Oulala j'ai fait n'importe quoi dans le calcul:

\Delta rU° = \Delta rH° - RT
 \Delta rU° = 108836 - (8,31 x 900)
\Delta rU°= 101357 kJ/mol

Posté par
vanoise
re : Thermochimie 24-11-17 à 16:02

Attention aux unités ; le résultat que tu obtiens correspond à des J/mol. Avec un peu d'expérience, tu remarqueras qu 'un très grand nombre de réactions ont des enthalpies standard de réaction de valeurs absolues de l'ordre de la centaine de kJ/mol.
Dans le message précédent, le volume molaire que j'ai indiqué est un ordre de grandeur. De plus, puisque tu exprime rU° en utilisant le système international d'unité, il faudrait exprimer ce volume molaire dans le système international d'unité : VCO274.10-3m3/mol.
Remarque : ton professeur (où ton livre d'exercices ?) fournit les enthalpies standard de réactions avec 6 chiffres significatifs. Cela me parait bien présomptueux ! Vues les difficultés de mesures en thermodynamique chimique, les meilleurs ouvrages internationaux sur le sujet en fournissent rarement  plus de quatre...



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