Thermochimie

[Biza1]

Bonjour,
J'essaye de calculer la chaleur échangée par une réaction chimique (Q) CH4+2H2O=CO2+4H2, cette réaction se déroule à 950°C et 35atm. Sachant que j'introduit les réactifs à T0=298K et P=1atm, est ce que le terme de pression doit être inclus dans l'équation ou bien on suppose que dP=0 tant que la réaction se passe à pression constante? Si ce n'est pas le cas alors Q=deltaH-VdP, et V=nRT/P donc Q=deltaH-nRTdP/P, je ne sait pas c'est quoi le n pour cette équation et T est elle la température de réaction ou température standard? Sinon est ce que Q=deltaH-RTdelta(n)=deltaH-nRTdP/P??
-----

[jeanne08]

- Il y a une contradiction entre " la réaction se déroule à 35 atm" et " on introduit les réactifs à 1 atm " et pourquoi alors aurait on une pression de 35 atm ? Même chose pour la température, si on introduit à 298 K les réactifs , pourquoi aurait on les produits à 950°C ...On aimerait avoir l'énoncé complet de l'exercice …
- par ailleurs la formule Q = deltaH - VdP sort de où ? dP est une variation de pression infinitésimale donc totalement incompatible avec Q et deltaH
- la formule deltaH - RT deltan ressemble à une variation d'énergie interne … et Q = delta U si on est à volume constant
Bref on y verra certainement plus clair avec l'énoncé complet .
On prend l'habitude de ne manipuler des formules qu'en en connaissant la signification et les conditions d'application

[Biza1]

Merci Jeanne08 pour votre réponse en fait je dois calculer l'énergie échangée lors de la réaction CH4(g)+2H2O(l)=CO2(g)+4H2(g), cette réaction se déroule à P=35atm et T=950°C, j'ai pas plus de détail!!! On sait que U=W+Q alors dU=dQ-PdV=dQ-d(PV)+VdP alors dQ=dU+d(VP)-VdP, or H=U+PV alors dQ=dH-VdP. Si on applique la loi des gaz parfait V=nRT/P je voudrais bien savoir c'est quoi le n. Peut etre mon raisonnement n'est pas juste, mais j'ai pensé comme pour le calcul de l'enthalpie deltaH=deltaH(298)+intégrale delta cp (allant de 298K à 1273K), je me suis dit peut etre tenir en compte la variation de pression aussi pouvez vous me corriger?

[jeanne08]

Voila un énoncé classique …
Puisque la transformation est à pression constante Q = deltaH.
Les enthalpies molaires des différents corps étudiés sont considérées comme indépendantes de la pression ( c'est vrai pour les gaz parfaits , c'est approximatif dans la réalité, mais c'est une approximation usuelle ) donc la valeur de la pression n'a pas d'importance !
Quand on écrit un " delta" on se demande entre quoi et quoi : ici départ 1 CH4 + 2 H2O gaz ( à 950°C l'eau est vapeur ) à 950°C , P = 35 atm et état final : 1 CO2 +4H2 à 950°C et P = 35 atm. Bref on a fait la réaction chimique avec un avancement de 1 mol à température et pression constante et deltaH = deltarH * 1 mol ( je suppose que tu as entendu parler d'enthalpie réactionnelle que l'on note deltarH : c'est l'enthalpie qui accompagne un avancement de 1 mol de la réaction ecrite à température constante )
Il te suffit donc de calculer deltarH par la formule que tu donnes : deltarH (T) = deltarH(298) +somme de 298 à 1223 de deltarCp *dT

note : l'enthalpie molaire d'un corps i est supposée indépendante de la pression et de son activité , elle ne dépend que de la température et Hi (T) = H°i(T) … bref les enthalpies sont toujours égales aux enthalpies standard que le corps i soit dans son état standard ou non .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Biza1]

Merci bcp pour votre réponse, je comprends parfaitement la démarche que vous faites, l'essentiel pour moi c'était de savoir que le terme dP dans dQ=dH-VdP n'est pas par rapport à la pression standard. Je suis ambiguë; d'une manière générale, pour réaliser une réaction normalement on partent d'une température standard et pression standard, si on chauffe les réactifs alors T augmente et on introduit ça par la variation d'enthalpie comme vous venez de l'appeler enthalpie réactionnelle, pour la pression je comprends pas pourquoi on néglige cette variation?

[jeanne08]

- En thermochimie on considère, en général, que l'on fait une réaction à température constante et on définit une grandeur qui accompagne cette réaction : l'enthalpie réactionnelle. L'enthalpie réactionnelle n'est définie que si réactifs et produits sont à la même température.
- definition de l'état standard pour un corps i : d'une façon simplifiée un corps i est dans son état standard si son activité vaut 1 . On précise : pour un gaz i état standard = Pi = 1 bar; pour un soluté i en solution diluée etat standard= concentration 1 mol/L ;un solide ou un liquide pur est toujours standard
L'état standard ne précise pas de température. Par convention on donne les valeurs des grandeurs standard à 298 et les Cpi permettant de les calculer à n'importe quelle température.
- approximations de chimie très usuelles :les gaz sont parfaits , les solides et liquides ont un volume quasi nul et l'énergie interne et l'enthalpie molaires d'un corps i sont indépendantes de la pression et de l'activité. Elle ne dépend que de la température.

- pour une transformation à P cste : on a Q = delta H, pour une transformation à volume constant on a Q = delta U . En chimie on opère très souvent à la pression ambiante donc l'enthalpie a une grande importance.

Ici on fait la réaction à température constante ( 950°C) et à pression constante ( 35 bars). puisque la pression est constante Q = deltaH et deltaH est à calculer à 950°C ( on ne t'a donné que des valeurs numériques à 298K) . La pression peut etre n'importe quoi … du moment qu'elle reste constante pendant la réaction !

Si on avait mis les réactifs à une température de 950°C à une pression P1 et considéré les produits à 950°C à une pression P2 on n'aurait pas pu écrire Q = deltaH … il aurait fallu y regarder de plus près …

note 1 bar ~ 1 atm.

[Biza1]

Merci Jeanne08 c'est très intéressant ce que vous dites, mais pouvez vous m'expliquez à quoi sert cette formule si deltaH est calculée tjrs pour une température des réactifs= température des produits: deltaH(réaction)=deltaH des produits(à la température des produits) - deltaH des réactifs (à la température des réactifs) donc deltaH=deltaH de la réaction (à298k)+intégrale cp produit (de 298 à Température des produits)-intégrale cp réactifs (de 298 à Température des réactifs)