DUT Chimie 11CG1 Correction de l'exercice : Bilan enthalpique - Mémoriser ...

Le nitrile acrylique CH3-CHOH-CN est fabriqué à partir de la réaction :
CH3-CHO + H-CN      →      CH3-CHOH-CN         ΔHréaction = ?
La combustion du nitrile acrylique produit du diazote, du dioxyde de carbone ainsi que de l'eau.
L'enthalpie correspondante est de - 2150 kJ (par mole de nitrile acrylique brûlé).

Calculer l'enthalpie de cette réaction en utilisant les données suivantes :
ΔHformation (HCN) = + 150 kJ               ΔHformation (CH3CHO) = - 140 kJ
ΔHformation (H2O liquide) = - 280 kJ     ΔHcombustion (carbone graphite) = - 390 kJ (combustion complète)


Les enthalpies de formation et de combustion ont été décrites, il faut revoir la définition si nécessaire.
La difficulté est d'équilibrer correctement les réactions et bien que ce soit acquis dans les classes
précédentes, je vous propose une méthode simple.

Les réactions sont les suivantes :
CH3-CHO + H-CN → CH3-CHOH-CN                                      ΔH = ?    
C + 1/2 H2 + 1/2 N2 → HCN                                                       ΔHformation (HCN) = + 150 kJ
2 C + 2 H2 + 1/2 O2 → CH3CHO                                                ΔHformation (CH3CHO) = - 140 kJ
H2 + 1/2 O2 → H2O liquide                                                          ΔHformation (H2O liquide) = - 280 kJ
C + O2 → CO2                                                                              ΔHcombustion (C) = - 390 kJ

équilibrer la dernière est plus complexe :
1- on écrit réactifs et produits                   CH3-CHOH-CN + O2 → CO2 + H2O + N2
2- on équilibre par type d'atome (C)        CH3-CHOH-CN + O2 → 3 CO2 + H2O + N2
3- puis (N)                                                   CH3-CHOH-CN + O2 → 3 CO2 + H2O + 1/2 N2
4- puis (H) mais attention c'est H2O        CH3-CHOH-CN + O2 → 3 CO2 + 5/2 H2O + 1/2 N2
5- puis (O), on termine par O qui se trouve souvent dans plusieurs réactifs et produits        
                                                                     CH3-CHOH-CN + ? → 3 CO2 + 5/2 H2O + 1/2 N2
                                                                                1 O                           6 O          2,5 O    soit 8,5 O au total
                                                                        pour équilibrer il faut 8,5 - 1 = 7,5 O = 15/2 O = 15/4 O2   
en conclusion :
CH3-CHOH-CN + 15/4 O2 → 3 CO2 + 5/2 H2O + 1/2 N2       ΔHcombustion (CH3-CHOH-CN) = -2150 kJ
c'est la réaction qui contient le plus d'atomes.

Pour l'obtenir il faut construire un cycle faisant intervenir les enthalpies proposées :
ΔHcombustion (CH3-CHOH-CN), puis ΔHréaction, puis  ΔHformation (HCN), puis ΔHformation (CH3CHO)

                                       Cliquer sur la figure pour retrouver la présentation initiale

Il faut réécrire les corps simples pour qu'ils conduisent aux produits de la première réaction et
on obtient le cycle attendu.

On en déduit : ΔH = -(-140) - (+ 150) + 3 x (-390) + 5/2 (- 280) - (-2150) = + 270 kJ



Pensez à revenir à la page "Savoirs et savoir faire" pour vérifier vos acquisitions.

Module 11CG1           Bilan enthalpique        Mémoriser          Enoncé
Pr Robert Valls & Dr Richard Frèze                                                                                robert.valls@univ-cezanne.fr