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La réaction entre le bromure d’hydrogène et l’acide sulfurique forme de l’eau, du dioxyde de soufre et du brome gazeux. Compte tenu de ces données dans le tableau, quelle est l'enthalpie standard de la réaction ?
Il peut être difficile de déterminer les variations d’enthalpie pour certaines réactions. Cependant, nous pouvons toujours calculer la variation de l’enthalpie pour ces réactions en utilisant les données d’enthalpie d’autres réactions. Dans cette question, on nous a demandé de déterminer l’enthalpie standard de réaction pour la réaction entre le bromure d’hydrogène et l’acide sulfurique. On nous a également fourni l’enthalpie standard de formation pour chaque réactif et produit dans la réaction.
L’enthalpie standard de formation est la variation d’enthalpie lorsqu’une mole de substance est formée à partir de ses éléments dans leurs états standard et dans des conditions standard. Mais comment pouvons-nous utiliser les enthalpies standard de formation pour calculer l’enthalpie standard de la réaction ? Nous pouvons utiliser un cycle énergétique pour calculer indirectement l’enthalpie standard de réaction.
Pour construire le cycle, commençons par écrire une équation chimique pour la réaction en question. En utilisant les formules chimiques fournies dans le tableau, nous obtenons l’équation chimique indiquée. Nous devrons utiliser un coefficient de deux devant le bromure d’hydrogène et l’eau pour équilibrer l’équation. Notons cette équation réaction numéro un.
Maintenant, nous devons écrire des équations qui représentent la formation des réactifs et des produits à partir de leurs éléments constitutifs. Les éléments présents dans les réactifs et les produits sont l’hydrogène, le brome, le soufre et l’oxygène. Nous pouvons commencer par écrire H2 plus Br2 plus S plus O2. Nous avons écrit les formules de l’hydrogène, du brome et de l’oxygène avec des indices de deux, car ces éléments existent sous forme de molécules diatomiques dans leurs états standard. Nous devrons également ajouter des coefficients de deux devant l’hydrogène et l’oxygène car dans la première équation, il y a quatre atomes d’hydrogène et quatre atomes d’oxygène de chaque côté de l’équation.
Traçons maintenant une flèche à partir de ces éléments vers les réactifs de l’équation. Cette flèche correspond à l’enthalpie standard de formation de bromure d’hydrogène et d’acide sulfurique. Et nous pouvons noter ce processus réaction numéro deux.
Ensuite, nous pouvons dessiner une flèche à partir des éléments constitutifs jusqu’aux produits. Cette flèche, que nous noterons réaction numéro trois, correspond à l’enthalpie standard de formation d’eau, de dioxyde de soufre et de brome gazeux.
Nous avons maintenant créé une voie alternative pour calculer l’enthalpie standard pour la réaction un en utilisant les enthalpies standard de formation des réactions deux et trois. De cela, nous pouvons écrire une équation qui montre que l’enthalpie de la réaction un est égale à la variation d’enthalpie de la réaction deux plus la variation d’enthalpie de la réaction trois.
Cependant, nous devons regarder le sens des flèches sur le chemin. En prenant la voie alternative des réactifs aux produits, nous avons en fait la réaction deux dans le sens opposé et devons utiliser la valeur négative de l’enthalpie de la réaction deux.
Nous sommes maintenant prêts à calculer les variations d’enthalpie des réactions deux et trois. La variation d’enthalpie standard de la réaction deux est obtenue en additionnant les valeurs d’enthalpies standard de formation pour deux moles de bromure d’hydrogène et une mole d’acide sulfurique.
Après avoir substitué les valeurs du tableau, nous constatons que la variation d’enthalpie de la réaction deux est de moins 886 kilojoules par mole. La variation d’enthalpie de la réaction trois est égale à la somme des enthalpies standard de formation de deux moles d’eau, d’une mole de dioxyde de soufre et d’une mole de brome diatomique. Après avoir remplacé avec les valeurs du tableau, nous constatons que la variation d’enthalpie de la réaction trois est de moins 838 kilojoules par mole.
Nous pouvons maintenant insérer ces variations d’enthalpie des réactions deux et trois dans notre équation pour trouver la variation d’enthalpie de la réaction un. Après avoir ajouté les valeurs, nous constatons que la variation d’enthalpie de la réaction une est de plus 48 kilojoules par mole.
En conclusion, l’enthalpie standard de réaction pour la réaction entre le bromure d’hydrogène et l’acide sulfurique décrite dans le problème est de plus 48 kilojoules par mole.
