Chaleur de neutralisation d'un acide fort par une base forte

[invite1e47378a]

Bonjour,

Lors d'un TP de thermochimie, j'ai réalisé une réaction de neutralisation de H₂SO₄ par de la soude dans un calorimètre.
Une fois les deux produits mélangés, on ajoute une résistance chauffante que l'on met sous tension pendant une durée déterminée (1min), on la débranche et on note la température max atteinte.

De là, je dois calculer la capacité calorifique du milieu réactionnel final. Le problème est que je ne vois pas comment faire.
Si je ne me trompe pas, j'ai Q_totale = Q_cal + Q_résistance + Q_solution = 0 , et j'assimile la capacité calorifique de mon mélange à celle de l'eau. Mais je n'ai aucune information concernant la résistance à part sa puissance (500W).

Je dois ensuite calculer l'enthalpie molaire de la réaction. Pour cette partie je pense avoir la réponse (si il ne faut pas utiliser le résultat précédent).
Pour une réaction de neutralisation, on a (si je ne me trompe pas) Q_réaction = -Q_eau.
Je connais mon volume d'eau (j'ai 200ml de soude et 200ml d'acide au départ donc 400ml d'eau après la réaction) et les températures finale et initiale.
Donc Q_eau = 4,18 x 400 x (30,4-23,5) = 11536,8 J, et donc Q_réaction = -11536,8 J

Si quelqu'un a quelques pistes de réflexion pour la première partie et peut me confirmer la seconde, c'est avec plaisir !
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[petitmousse49]

Bonjour
La situation est relativement simple sous réserve que le calorimètre, la solution acide et la solution basique soient à la même température avant le mélange.
On réalise le mélange : à cause de la réaction, on mesure une augmentation de température ΔT₁.
Le système formé du calorimètre et des deux solutions évolue de façon adiabatique. On peut écrire :
C.ΔT₁+x_f.Δ_rH=0
avec C : capacité thermique de l'ensemble {calorimètre - solution)
x_f : avancement final de la réaction : si tu préfères : quantité (en mole) d'acide égale à la quantité de base utilisée
Δ_rH : enthalpie de réaction (valeur négative car réaction exothermique)
Tu introduis alors la résistance qui fournit pendant une durée t une puissance P. L'échauffement que tu mesures alors est ΔT₂ tel que :
C.ΔT₂=P.t
Je suppose la résistance électrique de capacité thermique tout à fait négligeable devant C.
Tu devrais pouvoir te débrouiller avec tout cela...
Remarque : x_f.Δ_rH=Q_réaction si tu tiens à utiliser cette notation quelque peu "obsolète".

[invite1e47378a]

Merci de ta réponse si détaillée !

J'ai donc réussi a calculer C = P.t/ΔT2, avec les valeurs numériques j'obtiens 1878,4 J.K-1
Pour xf, j'ai 200ml d'acide à 0,5mol.L-1 et 200ml de soude à 1mol.L-1.

Avec la relation 2NaOH + H2SO4 -> Na2SO2 + 2H2O, à la fin de la réaction, xf = 0,1 donc Δ_rH = -C.ΔT₁ = -129,6kJ
Ces résultats me paraissent cohérents, je vais pouvoir faire la deuxième partie qui est très similaire.

Encore merci !

[petitmousse49]

OK ! Attention aux unités : x_f se mesure en mole et Δ_rH en kJ/mol.

[A voir en vidéo sur Futura]