[Chimie] [CAPES] 1995, LES HYDROCARBURES

[invite8241b23e]

Données :
Les gaz sont supposés posséder le comprtement des gaz parfaits.
R = 8,32 J/K/mol

C = 12 g/mol H = 1 g/mol Pb = 207 g/mol

Enthalpies standard de réaction à 298K.

C(s) + O₂ (g) --> CO₂ (g)
H₂ (g) + 1/2 O₂ (g) --> H₂O (l)

Enthalpies standard de formation a 298 K en kJ/mol :

C (s) = 0
H₂ (g) = 0
éthane (g) = -84,6
éthylène (g) = 52.2

Entropies standard à 298 K en J/mol/K :

C (s) = 5,7
H₂ (g) = 130,5
éthane (g) = 229,3
éthylène (g) = 219,2

Energies de liaison AB(g) --> A (g) + B (g) à 298 K en kJ/mol :

C-C = 345
C=C = 610
C-H = 414
H-H = 435

Données thermodynamiques relatives à l'isomérisation du (E)-but-2-ène en (Z)-but-2-ène à 298 K :

Enthalpies standard de formation à 298 K en kJ/mol :
(E) = -10,05
(Z) = -5,69

Entropies standard de formation à 298 K en J/mol :
(E) = 296,2
(Z) = 300,5
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[invite8241b23e]

I. Traitement du pétrol brut.

Le pétrol brut est un mélange complexe d'hydrocarbures, de composition variable. Les principales étapes du raffinage sont
- le dessalage
- la distillation sous pression atmosphérique
- la distillation sous pression réduite
- la craquage
- le réformage

1. Rappeler l'origine de la formation du pétrole.
2. Indiquer succintement l'utilité de chaque opération.
3. Donner le nom des cinq coupes prinipales obtenues lors de la distillation sous pression atmosphérique.

[invite8241b23e]

Aucun succès cette thermo...

[invite3bc71fae]

Profites-en pour essayer de m'expliquer ce que sont les enthalpies et autres grandeurs thermodynamiques,...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8241b23e]

Hein ?? Quoi ?? Comme ça, à froid ?

Alors je ne connais pas bien l'origine de l'enthalpie ou de l'entropie par exemple. Pour bien les comprendre, on utilise la physique statistique, mais e n'en ai jamais fait.

Accessoirement, il y a une bibliothèque de chimie dans le forum de chimie, avec une partie thermo si tu as du temps. Parce qu'à expliquer, dur dur...

Il y a beaucoup de choses à savoir, la thermo c'est un chapitre très long et loin d'être facile, je ne peux pas raisonnablement de l'expliquer...

Désolé...

[invite8241b23e]

Là, tu trouveras des cours complets, si tu as le courage !

http://www.uel.education.fr/consulta...ther/index.htm

[invite3bc71fae]

Ben, en fait, ce n'est pas comme si je n'en avais jamais entendu parler, j'en ai fait en prépa, mais j'avoue de pas avoir tout compris et donc je n'est quasiment rien retenu...

Je vais voir ton lien...

[invite5fdb8101]

1) le pétrole et issu de la "décomposition" (puisque l'on forme des molécules ayant une plus longue chaine carbonée) de matières organiques
2) dessalage : comme son nom l'indique en enlève le sel (je crois que c'est pour éviter les phénomènes de corosion lors du traitement industriel)
craquage : on casse les longues molécules afin d'obtenir un meilleur rendement en essence (généralement on chauffe)
réformage : on modifie le squelette des molécules sans changer le nombre d'atomes
3) par distillation on obtient par ordre croissant de température :
~ les gaz (masse molaire plus faible donc température d'ébuliton plus élevée)
~ naphta (solvant liquides)
~ kérosène
~ gazole
~ enfin les produit lourd qu'il faura distiller sous basse pression afin d'abaisser leur température d'ébullition.

Voilà on attend la thermo maintenant!!!!!!!!!

[invite8241b23e]

1) le pétrole et issu de la "décomposition" (puisque l'on forme des molécules ayant une plus longue chaine carbonée) de matières organiques

Ok, très bien. On peu considérer que cette décomposition est très lente, et faite par des bactéries.

2) dessalage : comme son nom l'indique en enlève le sel (je crois que c'est pour éviter les phénomènes de corosion lors du traitement industriel)

Non, il s'agit d'enlever l'eau de mer émulsionnée dans le pétrole.

craquage : on casse les longues molécules afin d'obtenir un meilleur rendement en essence (généralement on chauffe)

Pas forcément pour obtenir de l'essence... Mais c'est bien ça, on coupe les molécules en de plus petites, suivant ce que l'on veut obtenir.

réformage : on modifie le squelette des molécules sans changer le nombre d'atomes

trèèèès bien !

3) par distillation on obtient par ordre croissant de température :
~ les gaz (masse molaire plus faible donc température d'ébuliton plus élevée)
~ naphta (solvant liquides)
~ kérosène
~ gazole
~ enfin les produit lourd qu'il faura distiller sous basse pression afin d'abaisser leur température d'ébullition.

Wahou, je sui ssur le Q !

Voilà on attend la thermo maintenant!!!!!!!!!

La voici !!

[invite8241b23e]

II. Enthalpies standard de réaction.

1. On réalise la combustion du butane gazeux dans un excès de dioxygène, à température et à pression fixées. Dans les conditions expérimentales adoptées, il se forme du dioxyde de carbone gazeux et de l'eau liquide. Sachant que le combustion de 10 g de butane dégage 495,8 kJ, à 298K sous un bar, proposer une valeur de l'enthalpie standard de combustion du butane gazeux. En déduire la valeur de l'énergie interne standard de combustion correspondante.

2. Calculer, à 298 K, la veleur de l'enthalpie standard de la réaction de déshydrogénation du butane en but-1-ène sachant que celle de l'enthalpie standard de formation du but-1-ène est égale à -0,13 kJ/mol.

3. En utilisant les données relatives aux énergies de liaison, calculer la valeur de l'enthalpie standard de la réaction de déshydrogénation du buta-1,3-diène.
On trouve dans la littérature une valeur de 238,70 kJ/mol pour cette même opération. Proposer une explication justifiant l'écart avec la valeur calculée précédemment.

[invite02280017]

Alors la thermo j'ai essayé mais je ne suis pas très sûre de moi... Bon allez je me lance :

1) On "découpe" la réaction de combustion en trois réactions : la dissociation du butane :
C4H10 --> 4C(s) + 5 H2 (g) X 2
C(s) + O2(g) --> CO2(g) X8
H2(g) + 1/2 O2(g) --> H2O X5
On calcule le ΔH de la première réaction grâce aux énergies de liaison. Je trouve 5175 kJ
Du coup on obtient
ΔrH = 5175-(8*394+5*285) = 598kJ

Pour l'énergie interne standard, on utilise la formule :
ΔrU = ΔrH - RTΣυi(g)
La somme des coefficients des gaz vaut 3, donc je trouve : -5901 kJ

2) Je crois qu'il suffit de retrancher à l'enthalpie de formation l'énergie de liaison C- H, mais là j'avoue que j'ai un doute, surtout qu'il en parlent dans la question suivante...

je m'arrête donc là pour l'instant.

[invite8241b23e]

1) C'est beaucoup pluis simple que ça ! Tu as l'enthalpie de 10 g de butane, donc, quelle est l'enthalpie standard (en J/mol) ?

Sinon, la formule pour trouver l'énergie interne est parafitement juste, mais il faudra les bons chiffres !

2) Il te faut l'enthalpie de formation de chacun des composés, puis faire la différence. C'est la façon la plus sûr, on verra pourquoi à la question 3)

Désolé d'avoir loupé ta réponse, encore une fois.

[invite02280017]

Merci beaucoup pour ton aide, je m'y remets dès que possible (surtout qu'apparemment c'est au programme du prochain DS...j'étais bien inspirée de m'y mettre ).
Je t'envoie tout ça bientôt.
Bonne fin de semaine.
Ln.

[invite8241b23e]

Accessoirement, il y a encore une grosse suite à tout ça ! Je dis pas ça pour te forcer à t'y mettre, mais si tu en veux vraiment, c'est loin d'être fini !

[invite02280017]

Bon, ça y est, j'ai enfin eu le temps de m'y remettre, je recommence...

1) On calcule la masse molaire du butane : 58 g/mol
ΔrH = 495,8 x M/m = 2875,64 kJ
C₄H₁₀+13/2 O₂(g) = 4CO₂ (g) +5H₂O
ΔrU = RTΣυi gaz - ΔrH
ΔrU = 11,5 RT - 2875,64.10³
oulà, ça ça m'a l'air très faux numériquement...


2) Δ_fH = -ΔrH (combustion) si mes souvenirs sont exacts
Donc ΔrH (déshydrogénation) = -ΔrH(combustion) - Δ_fH (butène)

la suite au prochain épisode..(sûrement cet après-midi)

[invite8241b23e]

1) On calcule la masse molaire du butane : 58 g/mol
ΔrH = 495,8 x M/m = 2875,64 kJ

résultat juste avec une formule fausse... Et attention au nombre de chiffres significatifs !

C₄H₁₀+13/2 O₂(g) = 4CO₂ (g) +5H₂O

Je corrige :

C₄H₁₀(g)+13/2 O₂(g) = 4CO₂ (g) +5H₂O

Comme ça tu pourras recalculer :

ΔrU = RTΣυi gaz - ΔrH
ΔrU = 11,5 RT - 2875,64.10³
oulà, ça ça m'a l'air très faux numériquement...

Parce que le 11,5 est faux, et la formule aussi. Mais ce doit être une erreur d'inattantion, puisque à ta précédente réponse, tu ne t'étais pas trompée sur la formule !

2) Δ_fH = -ΔrH (combustion) si mes souvenirs sont exacts

Faux ! il faut que tu partes de ce que tu connais, à savoir ici l'enthalpie de combustion. Cette dernière est égale à la "somme" des enthalpie de formation de la réaction de combustion, et tu extrais l'enthalpie de formation du butane !

[invite02280017]

Bon, cette fois-çi c'est la bonne :

1) En fait j'ai une pseudo-formule mais je fais une règle de 3.

ΔrU = ΔrH - RTΣυi gaz
ΔrU = -3,5RT + 2876 = -2,86.10⁶

2) ΣΔH(combustion) = 4Δ_fH(CO₂)_(g) +5Δ_fH(H₂O)_(l) - 13/2 Δ_fH(O₂) - Δ_fH(C₄H₁₀) = 4*-394+5*-285 - Δ_fH(C₄H₁₀)
On trouve Δ_fH(C₄H₁₀) = -5,88.10³kJ

en plus, la réaction de déshydrogénation est :
C₄H₁₀ = but-1-ène + H₂

Au final j'ai Δ_fH(C₄H₁₀) = -5,88.10³

Voilà voilà, j'espère que ça va marcher, j'ai pas envie de tout retaper...

[invite02280017]

Pardon, Au final j'ai Δ_fH(C₄H₁₀) = -5,88.10³
Ce qui équivaut à l'énergie de deéchydrogénation.

[invite8241b23e]

ΔrU = -3,5RT + 2876 = -2,86.10⁶

Le résultat numérique est bon, il s'agit de quoi ? De lapin par poulet ?

2) ΣΔH(combustion) = 4Δ_fH(CO₂)_(g) +5Δ_fH(H₂O)_(l) - 13/2 Δ_fH(O₂) - Δ_fH(C₄H₁₀) = 4*-394+5*-285 - Δ_fH(C₄H₁₀)
On trouve Δ_fH(C₄H₁₀) = -5,88.10³kJ

Heu... la formule est juste, mais le résultat faux... Tu dois trouver -125 kJ/mol.

Au final j'ai Δ_fH(C₄H₁₀) = -5,88.10³

Le résultat numérique est faux, mais tu pars d'un chiffre erroné, mais malgré ça, au vue du résultat ton raisonnement semble juste. En fait, on trouve pour la déshydrogénation :

Voilà voilà, j'espère que ça va marcher, j'ai pas envie de tout retaper...

Pour moi, il n'y a que des erreurs d'inattention, tu peux passer à la suite !

[invite02280017]

Le résultat numérique est bon, il s'agit de quoi ? De lapin par poulet ?

Alors il me semble que l'unité c'est des kJ/mol

Pour moi, il n'y a que des erreurs d'inattention, tu peux passer à la suite !

Et maintenant je passe à la suite...
3) réaction : but-1-ène = buta1-3diène + H₂
On a déjà Δ_fH_but-1-ène et on a la formule
Δ_{déshydrogénation}=Δ_fH₂ + Δ_fH_{buta1-3diène} - Δ_fH_but-1-ène

Δ_fH₂=435kJ/mol
Δ_fH(buta-1-3-diène) = 2(C=C) +(C-C) +6(C-H) (bon je sais c'est très mal écrit mais c'eets pour aller plus vite...)
Numériquement (bon c'est sûrement encore faux) : 4,36.10³kJ/mol

Voilà voilà, je crois k=que la thermo commence à refaire surface dans mon petit cerveau... (enfin j'espère)
Merci pour ta correction.
Ln

[invite8241b23e]

Tu vas rire...

Ton raisonnement est juste, mais heu... comment dire... je me suis trompé dans l'énonce !

En utilisant les données relatives aux énergies de liaison, calculer la valeur de l'enthalpie standard de la réaction de déshydrogénation du butane en buta-1,3-diène.

Voilà... donc je te propose de recommencer le 3. !

Voilà !

[invite02280017]

Bon, alors on recommence...
butane = but-1-ène + H₂ = but-1-3-diène + H₂
Je pense qu'on peut écrire : butane = but-1-3-diène +2H₂.
Du coup : Δ_r= Δ_fH(but-1-3-diène) + 2 Δ_fH₂ - Δ_fH(butane)

Je trouve : 4360+870-(-125) = 5355 kJ/mol
(j'ai utilisé ce que j'ai trouvé précedemment)
Bon j'ai été assez vite alors j'espère que je n'ai pas fait n'importe quoi...
Merci d'avance.
Ln

[invite02280017]

bon les signes = ç'est des flèches en vrai, parce que là c'est pas franchement rigoureux...

[invite8241b23e]

Salut !

Désolé mais c'est faux !

La technique, c'est de partir de ta molécule, de dire que tu casses chacune des liaisons et tu reformes chacune de ces liaisons avec ta nouvelle molécule. Attention, il y a des laisons simples, des doubles etc... Il faudra être bien rigoureuse, notamment sur les signes.

[invite02280017]

Bon ben là il faut que je révise ma chimie orga et ma méca flu pour le devoir surveillé de demain mais je m'y remets très bientôt (sûrement jeudi).
(t'inquiète pas, je lacherai pas l'affaire avant d'être sûre de maîtriser cette thermochimie, nan mais c'est pas trois molécules qui vont faire la loi !)

merci pour ta patience et à très bientôt.
Ln

[invite62415c82]

C'est pas pour répondre, mais pour tirer un coup de chapeau à martini-bird qui effectue un boulot d'enfer à trouver des exos appropriés et de toutes les sortes pour nous. Alors voila BRAVO et MERCI martini, en + ca sert beaucoup clap clap clap

[invitee6dbc8ad]

C'est pas pour répondre, mais pour tirer un coup de chapeau à martini-bird qui effectue un boulot d'enfer à trouver des exos appropriés et de toutes les sortes pour nous. Alors voila BRAVO et MERCI martini, en + ca sert beaucoup clap clap clap

Excellent! Dans un fil ouvert et surveillé par benjy...!!! mdr!

[invite8241b23e]

Alors martini_bird, tu vas répondre ??

Merci Brikkhe d'avoir pris ma défense !

[invitee6dbc8ad]

hoo mais de rien!

[invite62415c82]

oh la boulette lol j'avais crû voir martini car dans la liste de forum ya beaucoup de martini!! Alors je rectifie: vous faites vraiment un boulot super bien!! Bravo :!!! (c mieux? )