Questions de Stoichiométrie sur l'Énergie

Stoichiometry Questions Involving Energy (kJ)

• Une réaction produit 250 kJ d'énergie lorsqu'on consomme 5,0 moles d'un réactif. Calculer la variation d'énergie (en kJ) lorsqu'on consomme 10 moles du réactif.
• Le méthane (CH₄) brûle selon l'équation suivante : CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g)  ΔH = -802 kJ Calculer la variation d'énergie (en kJ) lorsque 2,5 moles de méthane sont brûlées.
• Étant donnée la réaction : 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)  ΔH = -572 kJ Combien de moles de dihydrogène gazeux sont nécessaires pour produire 1144 kJ d'énergie ?
• La réaction entre l'azote (N₂) et l'hydrogène (H₂) pour former de l'ammoniac (NH₃) est exothermique : N₂(g) + 3 H₂(g) → 2 NH₃(g) ΔH = -92 kJ Calculer la variation d'énergie (en kJ) lorsque 0,5 mole d'ammoniac est produite.
• La combustion du propane (C₃H₈) libère de la chaleur selon l'équation suivante: C₃H₈(g) + 5 O₂(g) → 3 CO₂(g) + 4 H₂O(g) ΔH = -2220 kJ Déterminer la quantité de chaleur libérée (en kJ) lorsqu'on brûle 2,0 moles de propane.

Comprendre les Variations d'Énergie dans les Réactions Chimiques

• Variation d'enthalpie (ΔH) : Elle représente la chaleur absorbée ou dégagée lors d'une réaction chimique à pression constante. Une ΔH négative indique une réaction exothermique (chaleur dégagée), tandis qu'une ΔH positive indique une réaction endothermique (chaleur absorbée).
• Unités d'énergie : L'unité standard pour les variations d'énergie dans les réactions chimiques est le kilojoule (kJ).
• Relation entre les moles et l'énergie : La variation d'enthalpie (ΔH) est liée au nombre de moles de réactifs ou de produits dans une équation chimique équilibrée. Un rapport molaire est utilisé pour déterminer l'énergie produite pour un nombre spécifique de moles de réactif, ou vice-versa.
• Calcul des variations d'énergie : Lorsqu'on a une équation chimique équilibrée et la variation d'enthalpie (ΔH), les étapes suivantes peuvent être utilisées pour calculer la variation d'énergie pour une masse ou un nombre de moles spécifiques de réactifs ou de produits :
  • 1. Équilibrer l'équation : Assurez-vous que l'équation est équilibrée pour représenter correctement les rapports molaires.
  • 2. Déterminer les moles d'intérêt : Utilisez la masse ou les moles données en utilisant le poids moléculaire de la substance.
  • 3. Utiliser le rapport molaire : Comparez le nombre de moles de la substance spécifique à la variation de chaleur de la réaction globale en utilisant les coefficients de l'équation équilibrée en relation avec ΔH de l'équation.
• Considérations importantes dans les calculs stoechiométriques impliquant de l'énergie :
  • Faites très attention aux unités de ΔH.
  • Identifiez soigneusement les quantités données dans la question à utiliser dans le calcul stoechiométrique.
  • Comprenez le sens de ΔH. Si la réaction est exothermique, ΔH indique la chaleur dégagée, et si endothermique, la chaleur absorbée.

Exemple de problème :

• Problème : 2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l) ΔH = -572 kJ

  Calculer la variation d'énergie lorsqu'on fait réagir 5,6 grammes d'hydrogène gazeux.

• Étapes de résolution :

  • Étape 1 : Convertir les grammes de H₂ en moles. Trouver le poids atomique de H₂ (2 x 1,01 g/mol = 2,02 g/mol) Nombre de moles de H₂ = (5,6 g) / (2,02 g/mol) = 2,77 moles
  • Étape 2 : Utiliser le rapport stoechiométrique de l'équation équilibrée : Pour chaque 2 moles de H₂ réagissant, -572 kJ d'énergie sont libérés.
  • Étape 3 : Calculer la variation d'énergie. Variation d'énergie = (2,77 moles H₂) * (-572 kJ / 2 moles H₂) = -1571,64 kJ (Remarque le signe négatif indiquant la chaleur dégagée)

Testez vos compétences en stoichiométrie et en changements d'énergie avec ces questions. Vous calculerez les variations d'énergie lors de différentes réactions chimiques, en utilisant des moles de réactifs et les valeurs d'enthalpie. Ce quiz est idéal pour les étudiants en chimie souhaitant approfondir leur compréhension des réactions exothermiques.