Flashcards : Thermochimie appliquée (92 cartes)

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1Question

Que détermine la thermodynamique chimique pour une transformation ?

Réponse

Sa possibilité et son sens d’évolution, son état d’équilibre et son état final.

2Question

Sur quoi la thermodynamique chimique formule-t-elle ses conclusions concernant la matière ?

Réponse

Sans hypothèse sur sa structure intime.

3Question

Que peut prévoir la thermodynamique sur l’évolution d’une transformation ?

Réponse

Si elle est spontanée.

4Question

Pourquoi une transformation spontanée peut-elle rester imperceptible ?

Réponse

Parce que sa cinétique peut être très lente.

5Question

Qu’est-ce qu’un système thermodynamique ?

Réponse

Une portion précisément délimitée de l’univers étudiée, séparée de l’extérieur par une paroi fictive éventuellement perméable.

6Question

Qu’échange un système isolé avec l’extérieur ?

Réponse

Ni matière ni énergie.

7Question

Qu’échange un système fermé avec l’extérieur en matière ?

Réponse

Aucune matière.

8Question

Combien de phases comporte un système homogène ?

Réponse

Une seule phase.

9Question

Combien de phases comporte un système hétérogène ?

Réponse

Plusieurs phases.

10Question

Quelles variables intensives sont citées pour un système ?

Réponse

La pression, la température et la composition.

11Question

Quelles variables extensives sont citées pour un système ?

Réponse

La masse, la quantité de matière et le volume.

12Question

Qu’affirme le principe zéro de la thermodynamique ?

Réponse

Deux corps en équilibre thermique avec un troisième sont en équilibre thermique entre eux.

13Question

Comment comptabilise-t-on ce que reçoit ou fournit un système ?

Réponse

Ce que le système reçoit est positif et ce qu’il fournit est négatif.

14Question

Quelle condition définit l’équilibre chimique thermodynamique ?

Réponse

La composition est uniforme dans chaque phase et constante.

15Question

Quelle est l’équation d’état d’un gaz parfait ?

Réponse

PV=nRTPV=nRT

16Question

Quelle formule donne la fraction molaire du constituant ii ?

Réponse

xi=ni∑jnjx_i=\frac{n_i}{\sum_j n_j}

17Question

À combien est égale la somme des fractions molaires d’un système ?

Réponse

À 1.

18Question

Comment calcule-t-on la concentration molaire d’une espèce en solution ?

Réponse

Ci=niVC_i=\frac{n_i}{V}, en mol·L⁻¹.

19Question

Quel est l’énoncé du premier principe pour un système fermé ?

Réponse

ΔU=W+Q\Delta U=W+Q

20Question

Quelle relation définit l’enthalpie H ?

Réponse

H=U+pVH=U+pV

21Question

À pression constante, à quoi correspond ΔH\Delta H ?

Réponse

À la chaleur échangée, QPQ_P.

22Question

Comment définit-on l’enthalpie standard de formation d’un composé ?

Réponse

La variation d’enthalpie lors de la synthèse d’une mole à partir de ses éléments dans leurs états de référence.

23Question

Quelle est l’enthalpie standard de formation d’un élément dans son état de référence ?

Réponse

Elle est nulle à toute température.

24Question

Selon la loi de Hess, comment calcule-t-on l’enthalpie standard de réaction ?

Réponse

Par la somme des enthalpies de formation des produits moins celle des réactifs, pondérées par les coefficients stœchiométriques.

25Question

Comment le second principe exprime-t-il la variation d’entropie d’un système ?

Réponse

ΔS=ΔSext+ΔSint\Delta S=\Delta S_{\mathrm{ext}}+\Delta S_{\mathrm{int}}

26Question

Quel signe doit avoir l’entropie créée selon le second principe ?

Réponse

Elle est non négative.

27Question

Comment l’enthalpie libre GG est-elle définie ?

Réponse

G=H−TSG=H-TS

28Question

Quand un système fermé atteint-il l’équilibre à température et pression constantes ?

Réponse

Lorsque GG est minimale.

29Question

Jusqu’à quand évolue spontanément un système fermé à température et pression constantes ?

Réponse

Tant que GG diminue.

30Question

Comment définit-on le potentiel chimique du constituant i ?

Réponse

C’est la dérivée partielle de l’enthalpie libre par rapport à sa quantité de matière, à température, pression et autres quantités constantes.

31Question

Comment exprimer le potentiel chimique en fonction de l’activité ?

Réponse

μi=μi∘+RTln⁡ai\mu_i=\mu_i^\circ+RT\ln a_i

32Question

Vers quelle phase un constituant se déplace-t-il spontanément ?

Réponse

Vers la phase où son potentiel chimique est le plus faible.

33Question

Que mesure l’avancement de réaction ξ ?

Réponse

L’évolution des quantités de matière selon les coefficients stœchiométriques.

34Question

Quelle condition sur G caractérise l’équilibre chimique à température et pression constantes ?

Réponse

La dérivée de G par rapport à l’avancement est nulle.

35Question

Comment s’écrit la constante d’équilibre K à partir des activités ?

Réponse

K=∏produitsaiνi∏reˊactifsai∣νi∣K=\frac{\prod_{\mathrm{produits}}a_i^{\nu_i}}{\prod_{\mathrm{réactifs}}a_i^{|\nu_i|}}

36Question

Quelle relation lie ΔrG∘\Delta_rG^\circ à la constante d’équilibre K ?

Réponse

ΔrG∘=−RTln⁡K\Delta_rG^\circ=-RT\ln K

37Question

Quelle est la loi de Van’t Hoff reliant dln⁡KdT\frac{d\ln K}{dT} à l’enthalpie ?

Réponse

dln⁡KdT=ΔrH∘RT2\frac{d\ln K}{dT}=\frac{\Delta_rH^\circ}{RT^2}.

38Question

Comment évolue l’équilibre d’une réaction endothermique quand la température augmente ?

Réponse

K augmente et l’équilibre se déplace vers les produits.

39Question

Que provoque une modification de variable intensive selon Le Chatelier ?

Réponse

Une évolution qui tend à s’opposer à cette modification.

40Question

Vers quel côté une hausse de pression déplace-t-elle un équilibre gazeux à température constante ?

Réponse

Vers le côté comportant le moins de moles gazeuses.

41Question

Sous quelles formes un corps pur peut-il exister selon la température et la pression ?

Réponse

Solide, liquide ou gazeuse.

42Question

Quelles conditions caractérisent l’équilibre des phases sur une courbe de changement d’état ?

Réponse

Les deux phases coexistent et leurs potentiels chimiques sont égaux.

43Question

Quelle formule donne la variance d’un corps pur en fonction du nombre de phases ?

Réponse

v=3−φv=3-\varphi

44Question

Quelle relation exprime la pente de coexistence selon la loi de Clapeyron ?

Réponse

dpdT=ΔHα→βT ΔVα→β\frac{dp}{dT}=\frac{\Delta H_{\alpha\to\beta}}{T\,\Delta V_{\alpha\to\beta}}

45Question

Quelle expression donne la variance d’un système hétérogène à plusieurs constituants selon la règle des phases ?

Réponse

v=c+2−φv=c+2-\varphi

46Question

Quelle équation donne la loi de Raoult pour la pression partielle de l’espèce ii ?

Réponse

pi=xi(l)pi∗p_i=x_i^{(l)}p_i^\ast.

47Question

Quelle équation exprime la loi de Henry pour un soluté B minoritaire non idéal ?

Réponse

pB=xB(l)kBp_B=x_B^{(l)}k_B.

48Question

Comment les principes de la thermodynamique sont-ils établis et vérifiés ?

Réponse

Ils sont établis par l’observation et vérifiés en confrontant leurs conséquences aux faits.

49Question

Qu’est-ce qu’un système chimique ?

Réponse

Un ensemble de substances susceptibles de réagir chimiquement.

50Question

Quelles grandeurs décrivent l’état macroscopique d’un système à l’équilibre ?

Réponse

La pression, la température et éventuellement les quantités de matière par phase et la composition.

51Question

Quelle relation relie la température absolue à la température Celsius ?

Réponse

T(K)=t(∘C)+273,15T(\mathrm{K})=t(^{\circ}\mathrm{C})+273{,}15

52Question

Quelle relation la loi de Boyle établit-elle à température constante ?

Réponse

PV=constantePV=\text{constante}

53Question

Quelle relation donne la pression totale d’un mélange selon Dalton ?

Réponse

PT=∑iPiP_{\mathrm{T}}=\sum_i P_i

54Question

Que décrit la composition globale d’un système chimique ?

Réponse

Les proportions relatives de ses constituants, sans tenir compte de leur répartition entre les phases.

55Question

Que décrit la composition physico-chimique d’un système chimique ?

Réponse

Les proportions relatives des constituants dans chacune de ses phases.

56Question

Quelle formule donne la fraction massique du constituant ii ?

Réponse

xi′=mi∑jmjx'_i=\frac{m_i}{\sum_j m_j}

57Question

À combien est égale la somme des fractions massiques d’un système ?

Réponse

À 1.

58Question

Comment calcule-t-on la concentration massique d’un constituant en solution ?

Réponse

Ci′=miVC'_i=\frac{m_i}{V}, en grammes par litre.

59Question

Quelle expérience Joule, décrite en 1847, montre que le travail mécanique chauffe l’eau ?

Réponse

L’expérience de Joule décrite en 1847.

60Question

Quelle équivalence l’expérience de Joule établit-elle entre joule et calorie ?

Réponse

4,1855 joules par calorie.

61Question

Comment s’écrit la variation de l’énergie totale d’un système ?

Réponse

ΔE=ΔEc+ΔEp+ΔU=W+Q\Delta E=\Delta E_c+\Delta E_p+\Delta U=W+Q

62Question

Quel est le travail élémentaire des forces de pression ?

Réponse

δW=−Pext dV\delta W=-P_{\mathrm{ext}}\,dV

63Question

Quel est le travail fini des forces de pression si les pressions sont égales ?

Réponse

W=−∫ViVfP dVW=-\int_{V_i}^{V_f}P\,dV

64Question

Quelle chaleur est échangée à pression constante ?

Réponse

QP=cP(Tf−Ti)Q_P=c_P(T_f-T_i)

65Question

Quelle chaleur est échangée à volume constant ?

Réponse

QV=cV(Tf−Ti)Q_V=c_V(T_f-T_i)

66Question

À volume constant, à quoi correspond ΔU\Delta U ?

Réponse

À la chaleur échangée, QVQ_V.

67Question

Qu’est-ce que l’état standard d’un corps pur ?

Réponse

Sa forme pure la plus stable à 105 Pa10^5\,\mathrm{Pa} et à une température précisée.

68Question

Quels sont les états de référence cités pour le carbone, l’oxygène, l’azote, l’hydrogène et le fer ?

Réponse

Le graphite, O2\mathrm{O_2} gazeux, N2\mathrm{N_2} gazeux, H2\mathrm{H_2} gazeux et le fer atomique.

69Question

Qu’accompagne une évolution réelle concernant l’entropie interne ?

Réponse

Une production d’entropie interne.

70Question

Quelle relation exprime la loi de Gibbs-Helmholtz ?

Réponse

d(ΔrGm/T)dT=−ΔrHmT2\frac{d(\Delta_r G_m/T)}{dT}=-\frac{\Delta_r H_m}{T^2}

71Question

Quelle est la différentielle de l’enthalpie libre G ?

Réponse

dG=VdP−SdT+∑iμi dnidG=VdP-SdT+\sum_i\mu_i\,dn_i

72Question

Comment s’écrit l’enthalpie libre d’un système multiconstitué ?

Réponse

G=∑iniμiG=\sum_i n_i\mu_i

73Question

Quelle est l’expression du potentiel chimique d’un gaz parfait ?

Réponse

μi=μi∘+RTln⁡pi\mu_i=\mu_i^\circ+RT\ln p_i

74Question

Quelle activité possède un corps pur condensé ?

Réponse

Son activité vaut 1.

75Question

Quelle relation relie l’enthalpie libre standard rédox au potentiel standard ?

Réponse

ΔGreˊdox∘=−nFEreˊdox∘\Delta G_{\mathrm{rédox}}^\circ=-nFE_{\mathrm{rédox}}^\circ

76Question

Dans quel type de systèmes les équilibres chimiques étudiés sont-ils considérés ?

Réponse

Dans des systèmes fermés à température et pression définies, contenant plusieurs constituants réactifs.

77Question

Quelle relation lie la variation de quantité de matière d’une espèce à l’avancement ?

Réponse

dni=νi dξdn_i=\nu_i\,d\xi

78Question

De quoi dépend la valeur de K à température donnée ?

Réponse

Uniquement de la température.

79Question

Quelle relation relie ΔrG\Delta_rG au quotient réactionnel χ ?

Réponse

ΔrG=ΔrG∘+RTln⁡χ\Delta_rG=\Delta_rG^\circ+RT\ln\chi

80Question

Comment évolue l’équilibre d’une réaction exothermique quand la température augmente ?

Réponse

K diminue et l’équilibre se déplace vers les réactifs.

81Question

Pour l’équilibre N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)\mathrm{N_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons2NH_3(g)}, quel est le changement du nombre de moles gazeuses ?

Réponse

−2-2.

82Question

Vers quel côté une hausse de volume déplace-t-elle un équilibre gazeux à température constante ?

Réponse

Vers le côté comportant le plus de moles gazeuses.

83Question

Que faut-il faire lorsque l’ajout d’un constituant ne permet pas de prévoir simplement le déplacement de l’équilibre ?

Réponse

Recalculer l’évolution à partir de l’expression de K.

84Question

Comment se comportent les phases liquide et gazeuse au-delà du point critique ?

Réponse

Elles deviennent indiscernables et forment une seule phase appelée fluide.

85Question

Quelle est la variance d’une phase pour un corps pur ?

Réponse

2.

86Question

Quelle relation de Clausius-Clapeyron s’applique si une phase gazeuse est assimilée à un gaz parfait ?

Réponse

dln⁡pdT=ΔHα→βRT2\frac{d\ln p}{dT}=\frac{\Delta H_{\alpha\to\beta}}{RT^2}

87Question

Quelle expression donne la pression totale d’un mélange binaire idéal A-B ?

Réponse

P=xA(l)pA∗+xB(l)pB∗P=x_A^{(l)}p_A^\ast+x_B^{(l)}p_B^\ast.

88Question

Quelle forme a la courbe d’ébullition dans un diagramme isotherme idéal ?

Réponse

C’est une droite.

89Question

Comment déterminer les compositions liquide et vapeur dans la région biphasée d’un diagramme liquide-vapeur ?

Réponse

Aux extrémités de la ligne d’équilibre passant par le point du mélange.

90Question

De quelles données la règle du levier calcule-t-elle les quantités de liquide et de vapeur ?

Réponse

De la composition globale et des compositions des phases à l’équilibre.

91Question

Qu’est-ce qu’un azéotrope dans un diagramme liquide-vapeur ?

Réponse

Un extremum commun des courbes de rosée et d’ébullition.

92Question

Quelle forme prend la courbe d’ébullition de deux liquides non miscibles ?

Réponse

Elle est horizontale sur l’axe des fractions molaires.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 40 questions sur Thermochimie appliquée.

1. Que cherche à déterminer la thermodynamique chimique à propos d’une transformation ?

2. Une réaction est thermodynamiquement spontanée, mais elle demeure imperceptible pendant une longue période : quelle interprétation convient ?

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