QCM : Thermochimie des réactions chimiques — 13 questions

Questions et réponses du QCM

1. À pression constante, quelles relations concernant la chaleur de réaction sont exactes ?

La chaleur échangée à pression constante peut être représentée par QpQ_p.
La chaleur de réaction vérifie ΔH=Qp\Delta H = Q_p à pression constante.
Une pression variable impose la relation générale ΔH=Qp\Delta H = Q_p.
La relation ΔH=Qp\Delta H = Q_p s’applique indépendamment de la pression.
La grandeur QpQ_p désigne la chaleur mesurée à volume constant.

La chaleur échangée à pression constante peut être représentée par $$Q_p$$. · La chaleur de réaction vérifie $$\Delta H = Q_p$$ à pression constante.

Explication

À pression constante, la chaleur de réaction est reliée à l’enthalpie par ΔH=Qp\Delta H = Q_p, et QpQ_p désigne la chaleur à pression constante. Cette relation n’est pas présentée comme indépendante des conditions de pression, et QpQ_p ne correspond pas au volume constant.

2. Concernant l’objet de la thermochimie, quelles propositions sont exactes ?

La thermochimie décrit l’état macroscopique d’un système chimique à l’équilibre.
La thermochimie étudie les transports d’énergie associés aux transformations chimiques.
La thermochimie s’intéresse prioritairement à la géométrie des chocs entre particules.
La thermochimie détermine la vitesse instantanée d’une réaction chimique.
La thermochimie analyse principalement la durée nécessaire à une transformation chimique.

La thermochimie décrit l’état macroscopique d’un système chimique à l’équilibre. · La thermochimie étudie les transports d’énergie associés aux transformations chimiques.

Explication

La thermochimie étudie les transports d’énergie et l’état macroscopique d’un système à l’équilibre. L’étude du temps, de la vitesse et des chocs relève plutôt de la cinétique chimique.

3. L’écriture de la combustion du méthanol peut s’exprimer ainsi :

CH3OH+32O2→2CO2+H2O\mathrm{CH_3OH + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow 2CO_2 + H_2O}
CH3OH+3O2→CO2+H2O\mathrm{CH_3OH + 3O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O}
CH3OH+2O2→CO2+2H2O\mathrm{CH_3OH + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}
CH3OH+32O2→CO2+2H2O\mathrm{CH_3OH + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}
CH3OH+12O2→CO2+2H2O\mathrm{CH_3OH + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}

$$\mathrm{CH_3OH + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}$$

Explication

La combustion du méthanol peut s’écrire CH3OH+32O2→CO2+2H2O\mathrm{CH_3OH + \frac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O}. Les autres écritures modifient les coefficients d’oxygène, de dioxyde de carbone ou d’eau.

4. Concernant la loi de Hess, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La loi de Hess utilise les capacités thermiques molaires des espèces réactionnelles.
La loi de Hess détermine l’enthalpie à partir des températures initiale et finale.
La loi de Hess remplace les enthalpies de formation par les enthalpies de vaporisation.
La loi de Hess construit la réaction des corps purs simples vers les produits puis vers les réactifs.
La loi de Hess utilise les enthalpies standard de formation des produits et des réactifs.

La loi de Hess utilise les enthalpies standard de formation des produits et des réactifs.

Explication

La loi de Hess calcule l’enthalpie standard de réaction à partir des enthalpies standard de formation des produits et des réactifs. Pour l’appliquer, on exprime la réaction en passant des corps purs simples vers les réactifs, puis des réactifs vers les produits, et non l’inverse. Les capacités thermiques ainsi que la correction entre températures relèvent de la loi de Kirchhoff, tandis que les enthalpies de vaporisation ne constituent pas la formule de la loi de Hess.

5. Concernant les tables thermodynamiques utilisées pour les enthalpies standard, quelles sont les propositions justes ?

Les valeurs standard sont habituellement tabulées à 373 K373\ \mathrm{K}.
Les enthalpies standard de réaction sont souvent tabulées à 298 K298\ \mathrm{K}.
Les enthalpies standard sont principalement fournies à 100 K100\ \mathrm{K}.
Les tables thermodynamiques donnent le plus souvent ces enthalpies à 273 K273\ \mathrm{K}.
Les enthalpies standard de formation sont généralement référencées à 298 K298\ \mathrm{K}.

Les enthalpies standard de réaction sont souvent tabulées à $$298\ \mathrm{K}$$. · Les enthalpies standard de formation sont généralement référencées à $$298\ \mathrm{K}$$.

Explication

Les tables thermodynamiques donnent le plus souvent les enthalpies standard de réaction et de formation à 298 K298\ \mathrm{K}. Les températures de 273 K273\ \mathrm{K}, 373 K373\ \mathrm{K} et 100 K100\ \mathrm{K} ne correspondent pas à la référence habituelle indiquée.

6. À propos de la distinction entre thermochimie et cinétique chimique, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

La thermochimie prend en compte la durée nécessaire à chaque transformation chimique.
La cinétique chimique décrit principalement l’état énergétique final à l’équilibre.
Le facteur temps relève de la cinétique chimique plutôt que de la thermochimie.
La thermochimie ne prend pas en compte le facteur temps dans son étude.
La cinétique chimique mesure les échanges thermiques sans considérer la vitesse réactionnelle.

Le facteur temps relève de la cinétique chimique plutôt que de la thermochimie. · La thermochimie ne prend pas en compte le facteur temps dans son étude.

Explication

Le facteur temps relève de la cinétique, et la thermochimie ne le prend pas en compte. Les autres propositions inversent les domaines respectifs ou attribuent à la cinétique un rôle qui n’est pas celui décrit ici.

7. Les conditions standard indiquées pour les grandeurs thermochimiques comprennent :

Une température standard de 25 °C.
Une pression standard fixée à 1 pascal.
Une pression standard fixée à 1 bar.
Des conditions de température et de pression de référence.
Une température équivalente à 298 K.

Une température standard de 25 °C. · Une pression standard fixée à 1 bar. · Des conditions de température et de pression de référence. · Une température équivalente à 298 K.

Explication

Les conditions standard indiquées sont une pression de 1 bar et une température de 25 °C, soit 298 K. Elles constituent des conditions de référence; 1 pascal n’est pas la pression standard donnée.

8. Pour la combustion du méthane à 25 °C, quelles propositions sont exactes ?

La valeur indiquée correspond à une température de 298 °C.
La combustion du méthane possède une enthalpie standard de +890 kJ mol−1+890\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
L’unité associée à cette enthalpie standard est kJ mol−1\mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
L’enthalpie standard de réaction vaut ΔrH∘=−890 kJ mol−1\Delta_rH^\circ = -890\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}.
La valeur de l’enthalpie standard est négative pour cette combustion.

L’unité associée à cette enthalpie standard est $$\mathrm{kJ\,mol^{-1}}$$. · L’enthalpie standard de réaction vaut $$\Delta_rH^\circ = -890\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$$. · La valeur de l’enthalpie standard est négative pour cette combustion.

Explication

À 25 °C, la combustion du méthane présente ΔrH∘=−890 kJ mol−1\Delta_rH^\circ = -890\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}. La valeur est donc négative et s’exprime en kilojoules par mole; 25 °C correspond à environ 298 K, et non 298 °C.

9. Une transformation met tous ses constituants dans une seule phase. Concernant son type :

La présence d’un précipité définit nécessairement une réaction homogène.
La réaction correspond à une réaction hétérogène.
Tous les constituants appartiennent à une phase unique.
La réaction correspond à une réaction homogène.
Le mélange réactionnel répartit ses constituants entre plusieurs phases.

Tous les constituants appartiennent à une phase unique. · La réaction correspond à une réaction homogène.

Explication

Une réaction homogène rassemble tous ses constituants dans une seule et même phase. Une réaction hétérogène implique plusieurs phases, et un précipité est associé à une séparation de phases.

10. Concernant les coefficients stœchiométriques d’une équation chimique, quelles propositions sont exactes ?

Un coefficient stœchiométrique peut être écrit sous forme fractionnaire.
Un coefficient stœchiométrique fractionnaire rend l’équation chimiquement invalide.
Les coefficients stœchiométriques sont nécessairement des nombres naturels.
Le coefficient 32\frac{3}{2} peut apparaître dans une équation de combustion.
L’équilibrage d’une équation chimique impose des coefficients entiers.

Un coefficient stœchiométrique peut être écrit sous forme fractionnaire. · Le coefficient $$\frac{3}{2}$$ peut apparaître dans une équation de combustion.

Explication

Les coefficients stœchiométriques peuvent être fractionnaires, notamment 32\frac{3}{2} dans la combustion du méthanol. L’idée qu’ils doivent être entiers ou naturels est donc erronée.

11. Concernant l’enthalpie de réaction, quelles propositions sont exactes ?

La chaleur à pression constante est notée QpQ_p.
L’enthalpie de réaction représente une variation d’énergie accompagnant une réaction chimique.
L’enthalpie de réaction est notée ΔrH\Delta_rH dans le cadre d’une réaction chimique.
L’enthalpie de réaction désigne directement la vitesse de transformation chimique.
La chaleur à pression constante est nécessairement notée ΔrH\Delta_rH.

La chaleur à pression constante est notée $$Q_p$$. · L’enthalpie de réaction représente une variation d’énergie accompagnant une réaction chimique. · L’enthalpie de réaction est notée $$\Delta_rH$$ dans le cadre d’une réaction chimique.

Explication

L’enthalpie de réaction ΔrH\Delta_rH est une variation d’énergie associée à la réaction. La chaleur à pression constante porte la notation QpQ_p et ne doit pas être confondue avec une vitesse de réaction.

12. Parmi les situations suivantes, lesquelles caractérisent une réaction hétérogène ?

La coexistence de plusieurs phases permet de qualifier la réaction d’hétérogène.
Un mélange liquide-solide peut constituer un système réactionnel hétérogène.
Une réaction hétérogène rassemble tous ses constituants dans une phase unique.
La réaction répartit ses constituants entre différentes phases physiques.
Les constituants du mélange réactionnel appartiennent à plusieurs phases.

La coexistence de plusieurs phases permet de qualifier la réaction d’hétérogène. · Un mélange liquide-solide peut constituer un système réactionnel hétérogène. · La réaction répartit ses constituants entre différentes phases physiques. · Les constituants du mélange réactionnel appartiennent à plusieurs phases.

Explication

Une réaction hétérogène répartit les constituants entre plusieurs phases, comme dans un mélange liquide-solide. Une phase unique correspond au contraire à une réaction homogène.

13. Une enthalpie standard de réaction connue à une température donnée doit être transposée à une autre température. Quelle(s) proposition(s) est(sont) exacte(s) ?

L’enthalpie à la température finale s’obtient en ajoutant la correction thermique à celle de départ.
La loi de Kirchhoff calcule l’enthalpie à partir des enthalpies standard de formation.
La loi de Kirchhoff permet de corriger l’enthalpie standard entre deux températures.
La correction thermique dépend de l’écart entre les deux températures.
La variation de capacité thermique s’écrit comme une somme pondérée par les coefficients stœchiométriques.

L’enthalpie à la température finale s’obtient en ajoutant la correction thermique à celle de départ. · La loi de Kirchhoff permet de corriger l’enthalpie standard entre deux températures. · La correction thermique dépend de l’écart entre les deux températures. · La variation de capacité thermique s’écrit comme une somme pondérée par les coefficients stœchiométriques.

Explication

La loi de Kirchhoff relie l’enthalpie standard à deux températures par un terme proportionnel à leur différence. Ce terme utilise la variation de capacité thermique, calculée avec les coefficients stœchiométriques. Le calcul à partir des enthalpies de formation correspond à la loi de Hess.

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Qu'étudie la thermochimie ?

Les transports d’énergie associés aux transformations chimiques et l’état macroscopique à l’équilibre.

Quel facteur la thermochimie ne prend-elle pas en compte ?

Le facteur temps.

À quel domaine appartient l’étude du facteur temps en chimie ?

La cinétique chimique.

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