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Éléments de thermodynamique — Exercices et problèmes

2.1
Calculez l'enthalpie et l'énergie libre de la de la réaction    H2O (l) + ½ O2 (g) → H2O2 (l)    à 25°C. +98.05 kJ.mol-1 et +116.78 kJ.mol-1


2.2
Calculez l'enthalpie de vaporisation standard (c'est-à-dire sous P = P° = 1 bar) de l'eau (l) à 25°C. +44.01 kJ.mol-1


2.3
Certaines bactéries obtiennent l'énergie nécessaire à leur croissance en oxydant les ions nitrites en ions nitrates selon:

   2 NO2¯ (aq) + O2 (g) → 2 NO3¯ (aq)

Calculez ΔH et ΔG lors de la conversion d'une mole de nitrite 25ºC. -100.4 kJ.(mole de nitrite)-1 et -71.5 kJ.(mole de nitrite)-1


2.4
Calculez ΔG° de la réaction    H2O (l) + ½ O2 (g) → H2O2 (l)    à +5°C. La réaction est-elle spontanée? Non car ΔG° = 115.4 kJ.mol-1 est positif.


2.5
On prépare deux solutions saturées de phénol, l'une dans l'eau, l'autre dans le méthanol. Ces deux solutions sont distinctes et ne sont aucunement en contact. Sachant que ni l'eau ni le méthanol ne sont solubles dans le phénol solide, montrez que le potentiel chimique du phénol dans la solution aqueuse est égal au potentiel chimique du phénol dans la solution dans le méthanol.  


2.6
Quelle est la force ionique de l'eau en bouteille Nestlé©? 0.0149 - fichier Excel calcul détaillé


2.7
Le lac Supérieur contient typiquement les ions suivants:
IonCa2+ Mg2+ Na+ K+ HCO3¯ SO42¯ Cl¯
Concentration (g.m-3) 13.0 2.6 1.3 0.5 51.2 3.0 1.2

Quelle est la force ionique des eaux du lac? Les résultats de l'analyse vérifient-ils l'équation d'électroneutralité de la solution?

1.396×10-3; oui Σ+= 0.932 mM et Σ-= 0.935 mM, une différence de moins de 0.4%


2.8
Calculez le coefficient d'activité des ions suivants, dans une solution ayant la force ionique I indiquée:
 a) S2¯ (I=0.001)     b) PO43¯ (I=0.001)     c) Sn4+ (I=0.05) a) 0.868; b) 0.725; c) 0.0982


2.9
Le résultat de mesures expérimentales du coefficient d'activité des ions Ca2+ et Mg2+ sont résumés dans le tableau ci-dessous.

force ionique I0.06 0.09 0.15 0.3 0.9 1.5 2.4
γCa2+0.472 0.453 0.375 0.277 0.306 0.334 0.440
γMg2+ 0.486 0.458 0.401 0.329 0.398 0.471 0.685


  1. Portez ces résultats sur un graphique de γ en fonction de la racine carré de I. Pour une meilleure lisibilité, on peut utiliser une échelle logarithmique pour le coefficient d'activité
  2. Tracez sur le même graphe les prédictions de l'équation-limite de Debye-Hückel, de l'équation de Debye-Hückel et de l'équation de Davies. À l'aide du graphe, discutez le domaine de validité de ces expressions théoriques pour les ions considérés.
fichier Excel Données dans une feuille Excel graphique


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