Par Sébastien Du Sablon
4.1 L’énergie et ses formes. (Pages 108 à 113 de votre manuel)
Quelques définitions :
Énergie : capacité à effectuer un ________________.
Énergie cinétique : Énergie liée au _______________________________.
Énergie potentielle : Énergie de ______________________.
Voir tableau 4.4 de la page 109.
Toutes ces formes d’énergie sont définies par des relations mathématiques particulières.
En voici quelques unes :
La forme d'énergie qui sera prépondérante dans ce chapitre sera :
La chaleur : ______________________________________________________________________.
Concernant les capacités thermiques massiques de différents matériaux :
consultez le tableau 4.7 de la page 111.
La capacité thermique massique est une propriété caractéristique des matériaux. C’est une indication de la capacité à ___________________________ lors des transferts d’énergie (chaleur).
Ainsi, lors d’un transfert de chaleur l’énergie peut être :
________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________
Voir la démo 2 : Des réactions endothermiques et exothermiques.
Conclusion de la démo 2 :
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
Faites les exercices 1 à 9 des pages 132 et 133.
Le corrigé de ces exercices est disponible ici.
Faites le laboratoire 9 : La mesure expérimentale de la capacité thermique massique.
Conclusion du laboratoire 9 :
______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
4.2 Les transformations et l’absorption ou le dégagement d’énergie. (Pages 113 à 122 de votre manuel)
Réaction endothermique : _______________________________________________________
Réaction exothermique : _________________________________________________________
Quelques exemples : voir tableaux 4.10 et 4.11 de la page 113.
Équation thermique : Équation qui illustre une transformation chimique ou physique ainsi que la _____________________________________ d’énergie selon le cas. Dans une telle équation, l'énergie est __________________________________________________ et est traitée comme tout autre _____________________________________.
Exemples :
Combustion du méthane, réaction chimique exothermique :
Lors de cette réaction, il y a une perte d'énergie de - 890 kJ. Le bilan énergétique de cette réaction est donc négatif, il s'agit d'une réaction exothermique.
Fusion de l’eau, réaction physique endothermique :
Lors de cette réaction, il y a un gain d'énergie de + 6 kJ. Le bilan énergétique de cette réaction est donc positif, il s'agit d'une réaction endothermique.
Dans toute équation thermique, chimique ou physique, la quantité d’énergie perdue ou gagnée lors de la réaction dépend du __________________ impliqué. Les ______________________________ s’appliquent donc également à la _____________________________ illustrée dans l’équation.
Voici différents exemples de réaction chimiques et physiques :
La glace qui fond : _____________________________
Le permanganate de potassium qui réagit avec la glycérine : _____________________
Le peroxyde d’hydrogène qui se décompose : _________________________
La cristallisation de l’acétate de sodium : __________________________________
L’eau qui s’évapore : _____________________________
La réaction entre le : ___________________________
L’enthalpie
L'enthalpie est définie comme étant l’énergie _____________________________ des atomes ou des molécules d’une substance et dépend d’une multitude de facteurs.
La variation d’enthalpie d’une transformation :
Puisqu'au cours d'une réaction, les molécules changent, alors l'enthalpie aussi est appelée à changer.
_______________________________________________________________________________________________________
Formule de la variation d’enthalpie
N.B. : Aux conditions standards, la pression est de 100 kPa ou 1 Bar, alors qu'une pression normale de 101,3 kPa est plutôt considérée comme la pression de référence.
Illustration graphique de la variation d’enthalpie :
Il s’agit d’un graphique de l’enthalpie en fonction du __________. Ici, la notion de temps est ________________ et ne permet que d’illustrer ce qui se passe avant (__________), pendant (___________) et après (___________).
Exemple : Réaction exothermique
Exemple : Réaction endothermique
Illustration de la variation d'enthalpie dans une équation thermique :
Réaction exothermique :
Réactifs ----------> Produits + Energie
OÙ ENCORE Réactifs ----------> Produits ∆H = - énergie
Réaction endothermique :
Réactifs + Energie ----------> Produits
OÙ ENCORE Réactifs ----------> Produits ∆H = énergie
La chaleur molaire de réaction :
Il s’agit de la ___________ absorbée ou dégagée associée à la réaction mais, relativisée pour ___________________ de réactif transformé ou de produit formé selon le cas.
Formule afin de la calculer :
Différents exemples sont présenté aux tableaux 4.20 et 4.21 de la page 120
La chaleur massique de réaction :
Il s’agit de la ___________ absorbée ou dégagée associée à la réaction mais relativisée pour ___________ de réactif transformé ou de produit formé selon le cas.
Formule afin de la calculer : _____________________________________________
Faites les exercices 10 à 23 des pages 133 et 134.
Le corrigé de ces exercices est disponible ici.
4.3 Le bilan énergétique d’une transformation ou le calcul de la variation de l’enthalpie.
(Pages 123 à 128 de votre manuel)
Les 4 façons de déterminer la variation de l’enthalpie :
Les 2 premières méthodes seront abordées maintenant alors que les 2 dernières seront vues au prochain chapitre.
1- En effectuant le bilan énergétique à partir de l’énergie de liaison de toutes les molécules qui forment les réactifs et les produits.
Bilan énergétique :
Lors d’une réaction chimique, il faut que l’environnement ____________ de l’énergie au système chimique pour ____________ les liens atomiques et/ou moléculaires des ____________ alors que la ____________ des nouveaux _________ des _________________________ libère de l’énergie hors du système chimique vers ___________________.
Exemple de la synthèse de l'eau :
Voir tableaux 4.26 et 4.27 de la page 124.
2- Les diagrammes énergétiques :
Il s’agit d’une illustration graphique plus détaillée qui décrit le déroulement d’une réaction chimique avec ses variations d’enthalpie en fonction du temps.
Exemple avec la combustion du propane :
Exemple de la synthèse de l’eau :
1- Écris l’équation chimique de la combustion du propane :
2- a) Calcule la quantité d’énergie nécessaire pour briser les liaisons chimiques d’une mole de propane ?
Selon les tableaux de la page 124.
Selon les tableaux de la page 124.
b) Calcule la quantité d’énergie nécessaire pour briser les liaisons chimiques de cinq moles de dioxygène ?
3- a) Afin de parvenir à briser toutes ces liaisons, le système doit-il absorber ou dégager de l’énergie?
b) Cette variation d’énergie est donc : _______________________________________________
4- a) Quelle est la quantité d’énergie libérée lors de la formation des liaisons chimiques de trois moles de dioxyde de carbone ?
Selon les tableaux de la page 124.
b) Quelle est la quantité d’énergie libérée lors de la formation des liaisons chimiques de quatre moles d’eau ?
Selon les tableaux de la page 124.
5- a) Lors de la formation de toutes ces liaisons, le système doit-il absorber ou dégager de l’énergie ?
b) Cette variation d’énergie est donc : _______________________
6- a) Nous pouvons maintenant compléter le bilan énergétique de la réaction :
b) Qu’indique la valeur négative du bilan ?
À partir de ces résultats, nous pouvons maintenant élaborer un graphique complet afin d'illustrer l'évolution de l'énergie dans cette réaction. Un tel graphique se nomme : diagramme énergétique.
Qabs : Énergie d'activation
H des réactifs : fixée à 3000 kJ
3000
+ 6496
Q deg
- 8158
H du C.A
3000 + 6496 = 9496
∆H = Hp - Hr
Calcul du ∆H : Hp - Hr = ∆H donc : 1338 kJ - 3000 kJ = - 1662 kJ
H des produits :
9496 - 8158 = 1338
Calcul du bilan : Qabs + Qdeg = Bilan donc : 6496 kJ +-8158 kJ = - 1662 kJ
7- a) Calculez la variation d’enthalpie (∆H) : ____________________________________________________________________
b) De quel signe serait la variation d’enthalpie pour une réaction qui absorbe plus d’énergie qu’elle n’en dégage ? _____________________________
Faites les exercices 24 à 30 des pages 135 et 136 et les exercices supplémentaires.
Le corrigé de ces exercices est disponible ici.