Réponses - Chenelière Éducation

11 Questions de type examen
Choix multiple
Choisis la réponse qui complète le mieux l’énoncé ou qui répond le mieux à la question.
1
La quantité d’énergie thermique nécessaire pour chauffer 0,250 kg d’eau de 15,0 °C à 45,0 °C
est de :
❑❑ a) 31,4 J
❑❑ b) 15,7 kJ
✔ c) 31,4 kJ 
❑❑ d) 47,1 kJ
2
Des élèves doivent prédire la température finale quand 200 mL d’eau à 30 °C sont mélangés
à 200 mL de glace à 220 °C. La meilleure estimation de la température finale est de :
❑❑ a) 220 °C  Tfinal  0 °C ✔ b) Tfinal 5 0 °C ;

❑❑ c) 0 °C  Tfinal  30 °C ❑❑ d) 220 °C  Tfinal  30 °C
3
Le nitrométhane est parfois utilisé pour alimenter les motos d’accélération. La densité
énergétique du nitrométhane (CH3CO3) est de 10,5 kJ/g. Des scientifiques brûlent 4,50 g
de nitrométhane dans un calorimètre de 575 g ayant une capacité thermique de 3,60 J/g °C,
initialement à une température de 20,0 °C. La température finale du calorimètre est de :
❑❑ a) 0,023 °C
❑❑ b) 22,8 °C ✔ c) 42,8 °C 
❑❑ d) 296 °C
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chapitre 11 1
4
Deux métaux de capacités thermiques différentes sont placés dans un grand volume d’eau
chaude. Le métal A a une capacité thermique massique supérieure à celle du métal B. Quel
énoncé décrit correctement leur température et leur capacité thermique (ou enthalpie) ?
❑❑ a) Le métal A présente un apport de chaleur inférieur au métal B et la même température.
❑❑ b) Le métal A présente le même apport de chaleur que le métal B et une température plus
élevée.
✔ c) Le métal A présente un apport de chaleur supérieur au métal B et la même température.

❑❑ d) Le métal A présente le même apport de chaleur que le métal B et une température
inférieure.
5
Une bombe calorimétrique de capacité thermique négligeable est utilisée pour déterminer
l’enthalpie de combustion de 0,280 mol d’un hydrocarbure. Le calorimètre contient 725 mL
d’eau initialement à 22,0 °C. Après combustion de tout l’hydrocarbure, la température de l’eau
est de 27,5 °C. À l’aide de ces données, détermine l’enthalpie molaire de la combustion
de ce composé.
❑❑ a) 4,68 kJ
❑❑ b) 16,7 kJ ✔ c) 59,7 kJ

❑❑ d) 269 kJ
6
La photosynthèse et la respiration cellulaire sont la base de la vie. Leurs réactions peuvent être
représentées comme suit :
Photosynthèse : ΔH° 5 x
Respiration cellulaire : ΔH° 5 y
Si la loi de Hess est appliquée à ces réactions, l’enthalpie de la réaction nette est :
Photosynthèse 1 Respiration cellulaire ΔH° 5 ✔ a) 0

❑❑ b) 2x
❑❑ c) 2y
❑❑ d) 22x
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chapitre 11 2
7
Au cours de la photosynthèse, l’énergie solaire est emmagasinée dans :
❑❑ a) l’eau ;
❑❑ b) le dioxyde de carbone ;
✔ c) le glucose ;

❑❑ d) toutes ces réponses.
8
Parmi les énoncés suivants, lesquels sont corrects en ce qui concerne les réactions de
photosynthèse et de respiration cellulaire ?
Réaction
Transformation énergétique
i
Photosynthèse
Endothermique
ii
Photosynthèse
Exothermique
iii
Respiration cellulaire
Endothermique
iv
Respiration cellulaire
Exothermique
❑❑ a) i et iii
❑❑ b) ii et iv
✔ c) i et iv

❑❑ d) ii et iii
9
Des élèves observent une réaction chimique dans un calorimètre. La température du
calorimètre est plus élevée avant la réaction qu’après. L’énoncé qui décrit le mieux la réaction
est :
❑❑ a) A 1 B ➝ AB 1 énergie
✔ b) A 1 B 1 énergie ➝ AB

❑❑ c) AB 1 énergie ➝ A 1 B
❑❑ d) AB ➝ A 1 B 1 énergie
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chapitre 11 3
Scénario 11.1
L’éthanol peut être préparé à partir d’éthylène et d’eau.
10
Réponds à la question suivante à l’aide des informations du scénario 11.1.
À l’aide de la loi de Hess et de ton livret de données chimiques, détermine l’enthalpie
de cette réaction.
✔ a) 244,2 kJ

❑❑ b) 2225,2 kJ
❑❑ c) 2330,0 kJ
❑❑ d) 1225,2 kJ
11
Réponds à la question suivante à l’aide des informations du scénario 11.1.
Le diagramme énergétique qui décrit le mieux cette réaction est :
A
EP
0
B
EP
Coordonnées de réaction
0
C
EP
0
Coordonnées de réaction
D
EP
Coordonnées de réaction
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0
Coordonnées de réaction
chapitre 11 4
❑❑ a) A
❑❑ b) B
❑❑ c) C
✔ d) D

12
L’hydrogène et l’oxygène peuvent être produits par l’électrolyse de l’eau. L’équation de réaction
1
est : H2O(l) ➝ H2(g) 1 O2(g)
2
Le diagramme énergétique qui représente le mieux cette réaction est :
B
A
H2  ½ O2
H2O
EP
EP
0
H2  ½ O2
Coordonnées de réaction
0
H2O
Coordonnées de réaction
D
C
EP
EP
0
Coordonnées de réaction
H2  ½ O2
H2O
0
Coordonnées de réaction
H2O
H2  ½ O2
❑❑ a) A
❑❑ b) B
✔ c) C

❑❑ d) D
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chapitre 11 5
Réponses numériques
13
L’enthalpie de la combustion du toluène (méthylbenzène) est de 40,50 MJ/kg. L’enthalpie
molaire de la combustion du toluène est de kJ/mol.
RÉPONSE : 3732
14
Le nitrométhane est parfois utilisé pour alimenter les motos d’accélération. La densité
énergétique du nitrométhane (CH3CO3) est de 10,5 kJ/g. L’enthalpie molaire de la combustion
du nitrométhane est de kJ/mol.
RÉPONSE : 788
15
Énumère les similarités et les différences entre une réaction chimique qui présente une
variation d’enthalpie négative et une réaction chimique qui présente une variation d’enthalpie
positive.
Ta réponse doit inclure :
ƒƒ un diagramme de potentiel énergétique avec des axes annotés ;
ƒƒ une équation générale avec le terme « énergie » ou une expression ΔH ;
ƒƒ un exemple de chaque type de réaction ;
ƒƒ la mention selon laquelle de la chaleur est dégagée ou absorbée pendant la réaction.
Exemple de RÉPONSE :
Réaction exothermique
Réaction endothermique
Variation
d’enthalpie
négative
positive
Chaleur dégagée
ou absorbée
dégagée
absorbée
Équation générale
réactifs ➝ produits 1 énergie
réactifs 1 énergie ➝ produits
Exemples
combustion, respiration cellulaire,
toute réaction de formation
exothermique d’un tableau de
données ou d’autres sources
photosynthèse, toute réaction
de formation endothermique
d’un tableau de données ou
d’autres sources
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chapitre 11 6
Diagramme d’énergie potentielle d’une réaction exothermique :
Énergie des réactifs
Ep
(kJ)
Exo
Énergie des produits
Progression de la réaction
Le diagramme d’énergie potentielle d’une réaction endothermique est très similaire, sauf que
l’énergie des produits est supérieure à l’énergie des réactifs :
produits
Ep
réactifs
Progression de la réaction
16
Diagramme 11.1
produits
Ep
réactifs
Progression de la réaction
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chapitre 11 7
a) Donne un titre adéquat au diagramme d’énergie potentielle ci-dessus et nomme la variation
d’enthalpie de la réaction.
b) Écris l’équation générale pour ce diagramme en incluant le mot « énergie ».
c) Donne un exemple de ce type de réaction.
d) L’enthalpie molaire de la combustion du butane gazeux, C4H10(g), est de 22877,3 kJ/mol
pour produire du dioxyde de carbone gazeux et de l’eau liquide.
i) Écris l’équation équilibrée de la combustion de 1 mol de butane gazeux.
ii) Dessine et annote tous les composants du diagramme d’énergie potentielle
de la combustion de 1 mol de butane.
RÉPONSE :
a) Titre : Diagramme d’énergie potentielle d’une réaction endothermique
b) réactifs 1 énergie (kJ) ➝ produits
c) Des exemples sont la photosynthèse, les blocs réfrigérants et d’autres réactions
endothermiques qui ont une variation d’enthalpie molaire positive (les élèves peuvent
utiliser des valeurs tirées d’un livret de données ou des tableaux de l’annexe
du manuel).
13
d) i) C4H10(g) 1 O2(g) ➝ 4 CO2(g) 1 5 H2O(l)
2
ii) Le diagramme d’énergie potentielle pour la combustion de 1 mol de butane
Énergie des réactifs
Ep
(kJ)
Exo
Énergie des produits
Progression de la réaction
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chapitre 11 8
17
Indique les similarités et les différences entre les concepts de capacité thermique massique
de 1,00 g d’eau liquide et l’enthalpie molaire de formation de 1,00 mol d’eau liquide.
Ta réponse doit inclure :
ƒƒ une définition de chaque concept ;
ƒƒ les équations équilibrées ou des valeurs qui justifient ta réponse ;
ƒƒ d’autres informations pertinentes qui expliquent ta comparaison.
Exemple de RÉPONSE :
Capacité thermique spécifique
Enthalpie molaire de formation
Unités
J
g °C
kJ
mol
Symbole
c
Δf Hm
Définition
La quantité d’énergie nécessaire
pour faire varier de 1 °C la
température de 1 g de substance.
La quantité d’énergie nécessaire pour
former 1 mol de substance à partir de
ses éléments à température et à pression
normales.
Exemple
4,19
J
kJ
ou 4,19
g 3 °C
kg 3 °C
L’équation Q 5 mc Δ t représente
la quantité d’énergie thermique
transférée.
Δf Hm 5 2285,8 kJ/mol
éléments ➝ composé
Δf Hm  0 (exothermique)
Δf Hm  0 (endothermique)
18
1
i CO(g) 1 111 kJ ➝ C(s) 1 O2(g)
2
1
1
ii
N2(g) 1 O2(g) 1 90,7 kJ ➝ NO(g)
2
2
1
1
iii
H2(g) 1 I2(g) ➝ HI(g) ΔrHm 5 126 kJ/mol HI
2
2
1
ivH2(g) 1 O2(g) ➝ H2O(g) ΔrHm 5 2243 kJ/mol H2O
2
Énumère les similarités et les différences entre les quatre réactions ci-dessus en utilisant
tes connaissances sur les variations d’enthalpie.
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chapitre 11 9
Ta réponse doit inclure :
ƒƒ le type de la réaction chimique ;
ƒƒ la mention selon laquelle les réactions sont exothermiques ou endothermiques ;
ƒƒ deux autres moyens de communiquer ces quatre réactions ;
ƒƒ le classement de ces réactions de la plus grande à la plus petite quantité d’énergie
dégagée ou absorbée.
Exemple de RÉPONSE :
Type de réaction :
Les réactions ii, iii et iv sont des réactions de formation.
La réaction i est une réaction de décomposition.
La réaction iv est une réaction exothermique.
Les réactions i, ii et iii sont des réactions endothermiques.
Exemples d’autres moyens de communiquer des variations d’enthalpie :
1.Un énoncé de réaction avec la variation d’enthalpie molaire
Équation i : L’enthalpie molaire de la décomposition du monoxyde de carbone
est de 1111 kJ/mol.
2.Un diagramme d’énergie potentielle
Le diagramme d’énergie potentielle pour l’équation ii montrera que l’énergie potentielle
du système augmente (réaction endothermique).
produits
Ep
réactifs
Progression de la réaction
Réactions dans l’ordre décroissant d’énergie absorbée ou dégagée (valeur absolue) :
iv, i, ii, iii
(243 kJ, 111 kJ, 90,7 kJ, 26 kJ)
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chapitre 11 10
19
Quand un échantillon de 1,0 g de magnésium brûle pour former du MgO dans un calorimètre,
24,5 kJ d’énergie sont dégagés.
a) Écris l’équation équilibrée de la combustion du magnésium métallique pour former
de l’oxyde de magnésium solide.
b) Prédis la valeur pour la formation de 1,00 mol d’oxyde de magnésium, MgO(s).
c) À l’aide des données fournies, calcule l’enthalpie molaire expérimentale de la combustion
du magnésium.
d) Calcule la différence en pourcentage de ces données expérimentales.
e) Pourquoi existerait-il un écart entre la valeur prédite et la valeur expérimentale pour
la formation de l’oxyde de magnésium ? Explique l’erreur liée à la méthode expérimentale.
f) La réaction est-elle exothermique ou endothermique ? Indique une observation qui serait
notée au cours de l’expérience.
RÉPONSE :
1
a) Mg(s) 1 O2(g) ➝ MgO(s)
2
b) Δf Hm 5 2601,6 kJ/mol ou 601,6 kJ de chaleur sont dégagés pendant la réaction.
ΔH
c) Δf Hm 5 n
MgO
224,5 kJ
1 mol
1,00 g 3 24,31 g
kJ
5 2596
mol
La valeur expérimentale de l’enthalpie molaire de la combustion du magnésium
est de 2596 kJ/mol.
5 d) différence en pourcentage 5 |valeur expérimentale 2 valeur prédite|
valeur prédite
= 601,6 kJ/mol 2 596 kJ/mol × 100
601,6 kJ/mol
= 0,93 %
× 100
e) L’erreur expérimentale de la méthode peut être liée à la perte de chaleur dans
l’environnement et à l’impureté de l’échantillon de magnésium brûlé.
f) La réaction est exothermique parce que de la chaleur ou de la lumière sont produites
et que le métal argenté et brillant se transforme en poudre blanche solide.
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chapitre 11 11
20
L’enthalpie molaire de la combustion du méthanol gazeux pour former du dioxyde de carbone
gazeux et de l’eau liquide dans un calorimètre est de 2725,9 kJ/mol à 298,15 K.
a) Écris l’équation chimique équilibrée de la combustion de 1 mol de méthanol en utilisant
le terme ΔH.
b) Écris l’équation chimique équilibrée de la combustion du méthanol sous forme de terme
énergétique dans l’équation.
c) Dessine le diagramme d’énergie potentielle de la combustion de 1 mol de méthanol.
Annote les axes.
d) Calcule la variation d’enthalpie prédite pour la combustion de 5,00 g de méthanol dans
une bombe calorimétrique.
RÉPONSE :
3
a) CH3OH(l) 1 O2(g) ➝ CO2(g) 1 2 H2O(l) ΔcH 5 2725,9 kJ
2
3
b) CH3OH(l) 1 O2(g) ➝ CO2(g) 1 2 H2O(l) 1 725,9 kJ
2
c) Les élèves doivent indiquer le dégagement de chaleur ou la variation d’enthalpie
dans le diagramme.
Énergie des réactifs
Ep
(kJ)
Exo
Énergie des produits
Progression de la réaction
d) ΔcH 5 ncHm 5 5,00 g 3 1 mol
32,05 g

3 2 725,9 kJ
1 mol

5 2113 kJ
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chapitre 11 12