Flashcards : Thermodynamique des réactions chimiques (63 cartes)

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1Question

Comment se définit l’entropie molaire d’un système ?

Réponse

Sm=S(T,P,n)nS_m=\frac{S(T,P,n)}{n}.

2Question

À quelle pression définit-on l’entropie molaire standard d’un corps pur ?

Réponse

À la pression standard P°P°.

3Question

Quel principe affirme que l’entropie molaire d’un cristal parfaitement ordonné est nulle à 0 K ?

Réponse

Le principe de Nernst-Planck.

4Question

Comment définit-on l’entropie standard de réaction à température et pression constantes ?

Réponse

Comme la dérivée de l’entropie par rapport à l’avancement.

5Question

Quelle formule donne l’entropie standard de réaction à partir des entropies molaires standard ?

Réponse

ΔrS°(T)=∑iνiS°m,i(T)\Delta_r S°(T)=\sum_i \nu_i S°_{m,i}(T)

6Question

Que signifie une valeur positive de Δνgaz ?

Réponse

Le nombre de gaz augmente.

7Question

Que signifie une valeur négative de Δνgaz ?

Réponse

Le nombre de gaz diminue.

8Question

Que signifie une valeur nulle de Δνgaz ?

Réponse

Le nombre de gaz ne varie pas.

9Question

Comment définit-on l’enthalpie libre de réaction à température et pression constantes ?

Réponse

ΔrG=(∂G∂ξ)T,P=∑iνiμi\Delta_r G=\left(\frac{\partial G}{\partial \xi}\right)_{T,P}=\sum_i\nu_i\mu_i

10Question

Quelle relation décrit l’évolution spontanée d’un système fermé à température et pression constantes ?

Réponse

ΔrG dξ=−T δSc≤0\Delta_r G\,d\xi=-T\,\delta S_c\leq 0

11Question

Dans quel sens évolue spontanément une réaction lorsque ΔrG>0\Delta_r G>0 ?

Réponse

Dans le sens inverse de l’équation chimique.

12Question

Dans quel sens évolue spontanément une réaction lorsque ΔrG<0\Delta_r G<0 ?

Réponse

Dans le sens direct de l’équation chimique.

13Question

Quelle est la valeur de l’enthalpie libre de réaction à l’équilibre chimique ?

Réponse

ΔrG(T,P,ξeq)=0\Delta_rG(T,P,\xi_{eq})=0.

14Question

Quelle relation relie la constante d’équilibre standard à l’enthalpie libre standard de réaction ?

Réponse

K°(T)=exp⁡(−ΔrG°(T)RT)K°(T)=\exp\left(-\frac{\Delta_rG°(T)}{RT}\right).

15Question

Que vaut K°(T)K°(T) lorsque ΔrG°(T)>0\Delta_rG°(T)>0 ?

Réponse

K°(T)<1K°(T)<1.

16Question

Quelle tendance thermodynamique correspond à ΔrG°(T)>0\Delta_rG°(T)>0 ?

Réponse

Les produits ne sont pas thermodynamiquement favorisés.

17Question

Que vaut K°(T)K°(T) lorsque ΔrG°(T)<0\Delta_rG°(T)<0 ?

Réponse

K°(T)>1K°(T)>1.

18Question

Comment calcule-t-on l’enthalpie libre standard de réaction à partir de l’enthalpie et de l’entropie ?

Réponse

ΔrG°(T)=ΔrH°(T)−TΔrS°(T)\Delta_rG°(T)=\Delta_rH°(T)-T\Delta_rS°(T)

19Question

Quelle est la relation de Van’t Hoff différentielle ?

Réponse

dln⁡K°dT=ΔrH°RT2\frac{d\ln K°}{dT}=\frac{\Delta_rH°}{RT^2}

20Question

Qui a donné son nom à la relation de Van’t Hoff ?

Réponse

Van’t Hoff.

21Question

Que devient K°K° avec la température pour une réaction endothermique ?

Réponse

K°K° augmente avec la température.

22Question

Que deviennent la constante d’équilibre standard et l’énergie libre standard lorsqu’on inverse une équation chimique ?

Réponse

Elles deviennent respectivement K−1∘(T)=1K1∘(T)K_{-1}^{\circ}(T)=\frac{1}{K_1^{\circ}(T)} et ΔrG−1∘(T)=−ΔrG1∘(T)\Delta_rG_{-1}^{\circ}(T)=-\Delta_rG_1^{\circ}(T).

23Question

Comment s’écrit l’énergie libre standard de la combinaison [3]=2[1]−[2][3]=2[1]-[2] ?

Réponse

ΔrG3∘(T)=2ΔrG1∘(T)−ΔrG2∘(T)\Delta_rG_3^{\circ}(T)=2\Delta_rG_1^{\circ}(T)-\Delta_rG_2^{\circ}(T).

24Question

Comment s’écrit la constante d’équilibre standard pour [3]=2[1]−[2][3]=2[1]-[2] ?

Réponse

K3∘(T)=(K1∘(T))2K2∘(T)K_3^{\circ}(T)=\frac{(K_1^{\circ}(T))^2}{K_2^{\circ}(T)}.

25Question

Quelle expression relie l’énergie libre de réaction à ΔrG∘(T)\Delta_rG^{\circ}(T) et à QrQ_r ?

Réponse

ΔrG(T,P,E)=ΔrG∘(T)+RTln⁡Qr\Delta_rG(T,P,E)=\Delta_rG^{\circ}(T)+RT\ln Q_r

26Question

Quelle expression relie l’énergie libre de réaction à QrQ_r et à K∘(T)K^{\circ}(T) ?

Réponse

ΔrG(T,P,E)=RTln⁡(QrK∘(T))\Delta_rG(T,P,E)=RT\ln\left(\frac{Q_r}{K^{\circ}(T)}\right)

27Question

Quand Qr<K∘(T)Q_r<K^{\circ}(T), quel est le signe de ΔrG\Delta_rG ?

Réponse

ΔrG<0\Delta_rG<0

28Question

Quand Qr<K∘(T)Q_r<K^{\circ}(T), dans quel sens l’évolution spontanée se fait-elle ?

Réponse

Dans le sens direct.

29Question

Quand Qr>K∘(T)Q_r>K^{\circ}(T), quel est le signe de ΔrG\Delta_rG ?

Réponse

ΔrG>0\Delta_rG>0

30Question

Quand Qr>K∘(T)Q_r>K^{\circ}(T), dans quel sens l’évolution spontanée se fait-elle ?

Réponse

Dans le sens indirect.

31Question

Que représente le nombre de degrés de liberté LL d’un système ?

Réponse

Le nombre maximal de paramètres intensifs compatibles avec la description de ses phases.

32Question

Comment définit-on la variance vv sans contrainte supplémentaire ?

Réponse

Le nombre minimal de degrés de liberté du système.

33Question

Qu’est-ce qu’un paramètre d’influence en équilibre chimique ?

Réponse

Un paramètre intensif dont la variation déplace l’équilibre.

34Question

À température et pression fixes, dans quel sens une hausse de température déplace-t-elle l’équilibre ?

Réponse

Dans le sens endothermique.

35Question

Lors d’une hausse de pression, quel sens favorise l’équilibre chimique ?

Réponse

Le sens qui élimine le plus grand nombre de moles gazeuses.

36Question

Comment se définit le taux d’avancement τ ?

Réponse

τ=ξfξmax⁡\tau=\frac{\xi_f}{\xi_{\max}}

37Question

De quels paramètres dépend le taux d’avancement ?

Réponse

De K°(T)K°(T) et du quotient de réaction initial QiQ_i.

38Question

Quelle valeur de τ caractérise une transformation rigoureusement totale ?

Réponse

τ=1\tau=1.

39Question

Quelle relation donne l’entropie molaire lors d’un changement d’état ?

Réponse

ΔS=LTtransition=ΔH°Ttransition\Delta S=\frac{L}{T_{\mathrm{transition}}}=\frac{\Delta H°}{T_{\mathrm{transition}}}.

40Question

Comment calcule-t-on l’entropie molaire standard au fil des phases ?

Réponse

En intégrant C°m/TC°_m/T dans chaque phase et en ajoutant les entropies de transition.

41Question

Comment calcule-t-on la variation stœchiométrique du nombre de gaz ?

Réponse

Δνgaz=∑i gazeuxνi\Delta\nu_{gaz}=\sum_{i\,\mathrm{gazeux}}\nu_i

42Question

Pour FeO(s) + H₂(g) → Fe(s) + H₂O(g), quelle est la valeur de Δνgaz ?

Réponse

Δνgaz=0\Delta\nu_{gaz}=0

43Question

À quoi une augmentation du nombre de gaz est-elle associée ?

Réponse

À une augmentation du désordre du système.

44Question

Que se passe-t-il si ΔrG≠0\Delta_r G\neq 0 dans les conditions considérées ?

Réponse

L’évolution spontanée démarre immédiatement.

45Question

Que représente ΔrG\Delta_r G sur la courbe G=f(ξ)G=f(\xi) à température et pression constantes ?

Réponse

La pente de la tangente.

46Question

Comment calcule-t-on l’enthalpie libre standard de réaction à partir des potentiels chimiques standards ?

Réponse

ΔrG°(T)=∑iνiμi°(T)\Delta_rG°(T)=\sum_i\nu_i\mu_i°(T).

47Question

Que mesure la constante K°K° ?

Réponse

La stabilité des produits vis-à-vis des réactifs.

48Question

Quelle approximation d’Ellingham relie les grandeurs standard à la température ?

Réponse

L’approximation d’Ellingham considère ΔrH°\Delta_rH° et ΔrS°\Delta_rS° indépendantes de la température si aucun changement d’état ne survient et si la température varie peu.

49Question

Qui a formulé l’approximation d’Ellingham ?

Réponse

Ellingham.

50Question

Comment exprime-t-on la constante d’équilibre standard selon l’enthalpie et l’entropie standard ?

Réponse

K°(T)=exp⁡(ΔrS°R)exp⁡(−ΔrH°RT)K°(T)=\exp\left(\frac{\Delta_rS°}{R}\right)\exp\left(-\frac{\Delta_rH°}{RT}\right)

51Question

Quelle relation de Van’t Hoff intégrée relie K°(T1)K°(T_1) et K°(T2)K°(T_2) si [31mΔrH°[0m[31m\Delta_rH°[0m est constante ?

Réponse

K°(T2)K°(T1)=exp⁡[−ΔrH°R(1T2−1T1)]\frac{K°(T_2)}{K°(T_1)}=\exp\left[-\frac{\Delta_rH°}{R}\left(\frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1}\right)\right]

52Question

À l’équilibre chimique, quelle égalité relie QrQ_r et K∘(T)K^{\circ}(T) ?

Réponse

Qr=K∘(T)Q_r=K^{\circ}(T)

53Question

Quelle est la variance du mélange gazeux N2+3H2⇌2NH3\mathrm{N_2+3H_2\rightleftharpoons2NH_3} à l’équilibre ?

Réponse

v=3v=3.

54Question

Pourquoi la pression influence-t-elle l’équilibre SO2+12O2⇌SO3\mathrm{SO_2+\tfrac12O_2\rightleftharpoons SO_3} ?

Réponse

Le quotient réactionnel dépend de la pression.

55Question

Quand la pression est-elle un paramètre d’influence selon Δνgaz\Delta\nu_{gaz} ?

Réponse

Lorsque Δνgaz\Delta\nu_{gaz} est non nul.

56Question

Quelle condition sur K∘(Ti)K^{\circ}(T_i) caractérise l’inversion de Fe3O4(s)+Fe(s)⇌4FeO(s)\mathrm{Fe_3O_4(s)+Fe(s)\rightleftharpoons4FeO(s)} ?

Réponse

K∘(Ti)=1K^{\circ}(T_i)=1.

57Question

Dans l’équilibre de Boudouard, quel sens est endothermique ?

Réponse

Le sens direct.

58Question

Dans l’équilibre de Boudouard, combien vaut Δνgaz\Delta\nu_{gaz} ?

Réponse

11

59Question

Dans l’équilibre de Boudouard, quel sens favorise une hausse de température ?

Réponse

Le sens direct.

60Question

Dans l’équilibre de Boudouard, quel sens favorise une hausse de pression ?

Réponse

Le sens indirect.

61Question

À température et pression constantes, quel effet l’ajout de N2N_2 produit-il sur QrQ_r pour l’équilibre de Boudouard ?

Réponse

Il diminue QrQ_r.

62Question

Quel sens favorise l’ajout de N2N_2 à l’équilibre de Boudouard, à température et pression constantes ?

Réponse

Le sens indirect.

63Question

Dans le système isotherme stœchiométrique, quelle relation lie les fractions molaires de N2(g)N_2(g) et H2(g)H_2(g) ?

Réponse

xN2(g)1=xH2(g)3\frac{x_{N_2(g)}}{1}=\frac{x_{H_2(g)}}{3}

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Teste tes connaissances avec un QCM de 24 questions sur Thermodynamique des réactions chimiques.

1. Un échantillon contient 4 mol4\,\mathrm{mol} et possède une entropie totale de 48 J K−148\,\mathrm{J\,K^{-1}}. Quelle est son entropie molaire ?

2. Pour déterminer l’entropie molaire standard d’un corps pur à la température TT, à quelle pression évalue-t-on son entropie molaire ?

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