Variation de l'entropie avec T

[invited9a3a622]

Salut à tous,

Je réfléchis à l'exercice suivant et j'ai besoin de votre aide

Pouvez-vous me dire svp ce qui va et ne va pas dans mes réponses

On considère les réactions suivantes :

(1) H_2(g)+1/2 O_2(g) <-> H₂O_(l)
(2) CaCO_3(s) <-> CaO_(s)+CO_2(g)

1. Calculer l'entropie standard à 298K des réactions (1) et (2). Commenter le signe des valeurs trouvées.
2. Calculer l'entropie standard de la seconde réaction à 800K.
3. Calculer l'entropie molaire de l'eau (gaz) à 200°C connaissant l'entropie standard de l'eau (liquide) à 298K ainsi que l'enthalpie de vaporisation de l'eau à 100°C : °=2,21 kJ.g^-1

Données :
S°_298K(H_2(g))=130 J.K^-1.mol^-1
S°_298K(O_2(g))=205 J.K^-1.mol^-1
S°_298K(H₂O_(l))=70 J.K^-1.mol^-1
S°_298K(CaCO_3(s))=93 J.K^-1.mol^-1
S°_298K(CaO_(s))=40 J.K^-1.mol^-1
S°_298K(CO_2(g))=214 J.K^-1.mol^-1
C_p°(H₂O_(l))=75,3 J.K^-1.mol^-1
C_p°(H₂O_(g))=33,5 J.K^-1.mol^-1
C_p°(CaCO_3(s))=82 J.K^-1.mol^-1
C_p°(CaO_(s))=42,7 J.K^-1.mol^-1
C_p°(CO_2(g))=36,8 J.K^-1.mol^-1

Mes réponses :

1. J'ai utilisé la loi de Hess, j'obtiens :
(1) ^°=-162,5 J.K^-1.mol^-1
(2) ^°=161 J.K^-1.mol^-1

Interprétation : à 298K, la première transformation est impossible tandis que la seconde est irréversible.

2. Je pense qu'il faut utiliser la formule de cours : dS=nC_p°dT/T par contre dans le cas d'une transformation chimique je ne sais pas quel sens donner à n et à C_p.

Est-ce correct de procéder ainsi :


=(1+1-1)(C_p°(CO_2(g))+C_p°(CaO_(s))-C_p°(CaCO_3(s))) ln (800/298)

D'avance merci à ceux qui auront le courage de me relire et de me corriger
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[moco]

S°298K(H2(g))=130 J.K-1.mol-1
S°298K(O2(g))=205 J.K-1.mol-1
S°298K(H2O(l))=70 J.K-1.mol-1
S°298K(CaCO3(s))=93 J.K-1.mol-1
S°298K(CaO(s))=40 J.K-1.mol-1
S°298K(CO2(g))=214 J.K-1.mol-1

Je réponds à ta première question.
La variation d'entropie de la synthèse de l'eau est bien - 162.5 J K-1 mol-1. Ce signe moins est évident, car il correspond à une perte de gaz, donc une perte d'entropie. Les gaz ont toujours une grand entropie, et l'entropie des solides et liquide peut souvent être considérée comme négligeable en comparaison. Cela ne veut pas dire que la réaction soit spontanée. C'est Delta G qui permet de le dire.
La variation d'entropie de la 2ème réaction est bien + 161 K K-1 mol-1. Même considération. Comme on crée un gaz, on crée de l'entropie.

[jeanne08]

Je complète ce que t'explique moco : tu as calculé des entropies réactionnelles standard . La variation réelle de l'entropie qui accompagne la réaction faite en réalité est différente.
Un réaction spontanée dans un système isolé s'accompagne d'une variation d'entropie positive ... pour un système isolé ( ce qui n'est pas le cas pour un système chimique qui évolue à température constante ) !
L' entropie molaire standard à 298K d'un gaz est plus grande que celle d'un liquide elle même plus grande que celle d'un solide donc quand une réaction fabrique plus de gaz qu'elle n'en consomme , l'entropie réactionnelle standard est en général positive .

[invited9a3a622]

Merci de vos réponses

Si je comprends bien, l'entropie d'un système isolé ne peut qu'augmenter ou rester constante alors que celle d'un système chimique réel peut croître, stagner ou décroître ?

Il ne me reste plus qu'à comprendre comment évaluer l'évolution de l'entropie de réaction avec la température, que pensez-vous de ce que j'ai fait dans la question 2 ?

Merci par avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited9a3a622]

Pour la question 2, je pense avoir trouvé, il faut utiliser la relation de Kirchhoff :

.

J'ai trouvé numériquement : =-2,47 J.K^-1.mol^-1

J'ai alors besoin de votre aide pour la question 3.

Est-ce correct de procéder ainsi :

S°(H₂O_(g))_473K=S°(H₂O_(l))_273K+C_p°(H₂O_(l)).ln(373/298)+Delta H_vap(373K)/373+C_p°(H₂O_(g)).ln(473/373)=203 J.K^-1.mol^-1

[jeanne08]

- tu fais une suite d'étapes réversibles pour passer de l'état initial à l'état final... donc c'est tout à fait correct !
- note : je ne vérifie pas les calculs

[invited9a3a622]

Merci de votre réponse jeanne08, pas de souci pour l'application numérique

En fait, je n'étais pas sûr si je devais, dans le calcul de S°(H₂O_(g))_473K, ajouter le terme S°(H₂O_(l))_273K.