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Loi de Hess – construire des cycles enthalpiques

ChimieÉnergétique et thermochimie15–16 ans

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Quatre écrans sur la loi de Hess. Cycle de Hess : calculez le ΔrH d'une réaction en passant par les enthalpies de formation, les enthalpies de combustion ou les énergies de liaison moyennes, sous forme de cycle ou de diagramme énergétique, étape par étape. Combiner des équations : inversez, multipliez et additionnez des équations données jusqu'à obtenir l'équation cible. Cycle de Born–Haber : calculez l'enthalpie réticulaire de NaCl, KCl, LiF, MgO et MgCl₂. Laboratoire : utilisez un calorimètre en gobelet de polystyrène pour déterminer indirectement l'enthalpie d'hydratation de CuSO₄ ou l'enthalpie de formation de MgO.

Leçon : Variations d'enthalpie ; enthalpies de formation et de combustion, énergies de liaison ; loi de Hess ; cycles de Born–Haber

Ce qu’elle montre

La loi de Hess affirme que la variation d'enthalpie d'une réaction est la même quel que soit le chemin suivi des réactifs aux produits, car l'enthalpie est une fonction d'état. Elle permet de déterminer des variations d'enthalpie impossibles à mesurer directement. Passer par les corps simples donne ΔrH = ΣΔfH(produits) − ΣΔfH(réactifs) ; passer par les produits de combustion donne ΔrH = ΣΔcH(réactifs) − ΣΔcH(produits). Les énergies de liaison moyennes ne donnent qu'une estimation. Un cycle de Born–Haber applique la même idée à la formation d'un solide ionique pour trouver son enthalpie réticulaire.

Mode d’emploi

Dans Cycle de Hess, choisissez une Réaction et un Chemin, cliquez sur Pas à pas pour suivre ΔH₁ puis ΔH₂ et passez l'Affichage en diagramme énergétique. Dans Combiner des équations, utilisez + et − et Inverser jusqu'à ce que la somme corresponde à la cible. Dans Born–Haber, construisez le cycle avec Pas à pas et prévoyez l'enthalpie réticulaire. Au Laboratoire, ajoutez le solide, enregistrez les deux réactions et comparez à la valeur des tables.

Paramètres modifiables

  • Écran Cycle de Hess, Combiner des équations, Cycle de Born–Haber, Laboratoire de calorimétrie
  • Réaction (cycle de Hess) C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g), 3C₂H₂(g) → C₆H₆(l), C₆H₁₂O₆(s) → 2C₂H₅OH(l) + 2CO₂(g), CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g), N₂(g) + 3H₂(g) → 2NH₃(g), H₂(g) + Cl₂(g) → 2HCl(g), CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g), Fe₂O₃(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO₂(g), C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)
  • Chemin Par les enthalpies de formation, Par les enthalpies de combustion, Par les énergies de liaison
  • Affichage Cycle, Diagramme énergétique
  • Problème de combinaison d'équations C(s) + ½O₂(g) → CO(g), C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g), 2C(s) + H₂(g) → C₂H₂(g), N₂(g) + 2O₂(g) → 2NO₂(g), C₂H₄(g) + H₂(g) → C₂H₆(g)
  • Composé ionique (Born–Haber) NaCl, KCl, LiF, MgO, MgCl₂
  • Grandeur cherchée Enthalpie réticulaire, Enthalpie de formation
  • Expérience Enthalpie d'hydratation de CuSO₄, Enthalpie de formation de MgO
  • Gobelet avec couvercle

Questions à explorer

  1. Pourquoi le chemin par la formation et celui par la combustion donnent-ils exactement le même ΔrH ?
  2. Pourquoi la valeur obtenue avec les énergies de liaison moyennes diffère-t-elle de celle obtenue avec les enthalpies de formation ?
  3. Pourquoi l'enthalpie réticulaire de MgO est-elle bien plus grande que celle de NaCl ?

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