QCM : Thermodynamique des réactions chimiques — 18 questions

Explication

Un système fermé peut échanger de l’énergie, mais aucune matière ne franchit sa frontière avec l’extérieur. L’absence d’échange d’énergie caractérise plutôt un système isolé, et non nécessairement un système fermé.

Explication

La convention de signe associe un coefficient négatif à la consommation d’un réactif et un coefficient positif à la formation d’un produit. Attribuer les signes inverses confond la disparition des réactifs avec l’apparition des produits.

Explication

La relation $n_{final}=n_{initial}+\nu\xi$ donne $n_{final}=2,0+(-3)\times0,20=1,4\,\mathrm{mol}$. La quantité diminue parce que le coefficient du réactif est négatif ; l’avancement ne représente pas une conservation du nombre total de moles.

Explication

Une grandeur de réaction est la dérivée partielle de la grandeur considérée par rapport à l’avancement $\xi$, en maintenant $T$ et $P$ constantes. Une variation globale entre deux états ne correspond pas à cette définition différentielle.

Explication

L’enthalpie de réaction dérive de l’enthalpie par rapport à $\xi$, tandis que l’énergie interne de réaction dérive de l’énergie interne par rapport à $\xi$, avec $T$ et $P$ constantes. Les deux grandeurs ne doivent donc pas être interverties.

Explication

L’état standard est repéré par une pression standard de 1 bar et une température donnée. La concentration de 1 mol·L⁻¹ concerne les espèces en solution, tandis que 298 K est une température fréquemment utilisée mais pas la définition générale de l’état standard.

Explication

Une valeur positive de $\Delta_\mathrm{r}H^\circ$ indique que la réaction absorbe de l’énergie thermique et qu’elle est donc endothermique. Une réaction exothermique aurait une enthalpie négative, tandis qu’une réaction athermique aurait une valeur nulle.

Explication

Une grandeur standard de réaction est définie lorsque chaque constituant se trouve dans son état standard de référence. Le fait que les espèces soient gazeuses ou que le système soit à l’équilibre ne suffit pas à définir cette condition.

Explication

La loi de Hess repose sur l’addition algébrique des réactions intermédiaires afin d’obtenir l’équation globale recherchée, avec addition correspondante de leurs enthalpies. La vitesse des étapes et la température finale ne déterminent pas cette somme thermochimique.

Explication

L’enthalpie standard de formation concerne la formation d’une mole d’un composé à partir d’éléments ou de corps purs simples dans leurs états standard de référence. Une combustion, une dissociation ou une quantité stœchiométrique différente correspond à une autre grandeur thermochimique.

Explication

Par convention, l’enthalpie standard de formation d’un corps pur simple dans son état standard de référence est nulle. Les chaleurs de vaporisation, de combustion et les énergies de dissociation décrivent des transformations différentes.

Explication

L’enthalpie standard de liaison correspond à la formation de la liaison entre les atomes isolés A et B à l’état gazeux, sous la pression standard. Elle ne décrit ni la fusion du composé ni sa formation à partir de formes condensées des éléments.

Explication

La formation d’une liaison libère de l’énergie : son enthalpie est donc négative, tandis que sa dissociation nécessite une énergie positive de même valeur absolue. La stabilité d’une molécule ne rend pas ces grandeurs nulles.

Explication

L’énergie réticulaire estime l’énergie requise pour séparer les ions qui constituent le réseau d’un cristal ionique. Elle concerne donc les interactions du réseau ionique, et non la formation d’une liaison covalente ou la vaporisation d’un liquide moléculaire.

Explication

Le calcul relie les réactifs et les produits aux deux températures au moyen d’un cycle thermodynamique. La loi de Hess classique peut comparer des réactions à une même température, mais elle ne décrit pas à elle seule le changement de température entre $T_1$ et $T_2$.

Explication

Le cycle thermodynamique considéré relie les réactifs et les produits à $T_1$ et à $T_2$ afin de déterminer $\Delta_rH^\circ(T_2)$. Une comparaison entre réactions à température constante relève plutôt de l’application classique de la loi de Hess.

Explication

Cette enthalpie correspond à l’énergie thermique mise en jeu pour changer l’état d’une mole d’un corps pur, à la pression standard et à sa température de changement d’état constante. Elle décrit un changement physique d’état, contrairement à l’enthalpie de réaction qui concerne une transformation chimique.

Explication

La vaporisation transforme l’eau liquide en vapeur et est notée $\Delta_{vap}H^\circ$, tandis que la fusion transforme la glace en eau liquide et est notée $\Delta_{fus}H^\circ$. Les autres associations attribuent ces notations à des transitions d’état différentes.