Enthalpie de Neutralisation du HCl et NaOH
Comprendre l’Enthalpie de Neutralisation du HCl et NaOH
Dans une expérience de chimie en classe de terminale, les élèves étudient les réactions de neutralisation, qui sont des réactions entre un acide et une base produisant de l’eau et un sel. Un exemple courant est la réaction entre l’acide chlorhydrique (HCl) et l’hydroxyde de sodium (NaOH). Les élèves doivent calculer l’enthalpie de neutralisation, c’est-à-dire la quantité de chaleur libérée ou absorbée par cette réaction.
Pour comprendre le Calcul d’enthalpie de réaction, cliquez sur le lien.
Données fournies :
- Concentration de HCl (acide chlorhydrique) : 0.5 M
- Concentration de NaOH (hydroxyde de sodium) : 0.5 M
- Volume de HCl utilisé : 50 mL
- Volume de NaOH utilisé : 50 mL
- La température initiale des deux solutions avant mélange : 25.0°C
- La température finale après réaction et mélange : 31.5°C
- Capacité calorifique massique de la solution (supposée égale à celle de l’eau) : 4.18 J/g°C
- Densité des solutions utilisées (supposée égale à celle de l’eau) : 1.00 g/mL
Objectif : Calculer l’enthalpie de neutralisation de la réaction entre HCl et NaOH.
Questions :
1. Écrire l’équation chimique de la réaction de neutralisation entre HCl et NaOH.
2. Calculer la quantité totale d’énergie absorbée ou libérée par la réaction.
3. Déterminer l’enthalpie de neutralisation par mole de réactif.
Correction : Enthalpie de Neutralisation du HCl et NaOH
1. Équation Chimique de la Réaction:
La réaction entre l’acide chlorhydrique (HCl) et l’hydroxyde de sodium (NaOH) est représentée par l’équation suivante :
\[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
2. Calcul de la Chaleur Absorbée/Libérée (Q):
- Calcul du Changement de Température (\(\Delta T\)):
\[ \Delta T = T_{\text{final}} – T_{\text{initial}} \] \[ \Delta T = 31.5 \, \text{°C} – 25.0 \, \text{°C} \] \[ \Delta T = 6.5 \, \text{°C} \]
- Calcul de la Masse de la Solution:
Utilisant la densité et le volume total (somme des volumes de HCl et NaOH):
\[ \text{Masse} = \text{Densité} \times \text{Volume total} \] \[ \text{Masse} = 1.00 \, \text{g/mL} \times 100 \, \text{mL} \] \[ \text{Masse} = 100 \, \text{g} \]
Calcul de la Chaleur Échangée (Q):
\[ Q = \text{Masse} \times \text{Capacité calorifique massique} \times \Delta T \] \[ Q = 100 \, \text{g} \times 4.18 \, \text{J/g°C} \times 6.5 \, \text{°C} \] \[ Q = 2717 \, \text{J} \]
3. Calcul de l’Enthalpie de Neutralisation:
Calcul du Nombre de Moles de Réactif:
Les réactifs sont utilisés dans des conditions stœchiométriques :
\[ \text{Nombre de moles} = \text{Concentration} \times \text{Volume} \] \[ \text{Nombre de moles} = 0.5 \, \text{M} \times 0.050 \, \text{L} \] \[ \text{Nombre de moles} = 0.025 \, \text{moles} \]
Calcul de l’Enthalpie de Neutralisation par Mole de Réactif (\(\Delta H\)):
\[ \Delta H = \frac{Q}{\text{Nombre de moles}} \] \[ \Delta H = \frac{2717 \, \text{J}}{0.025 \, \text{moles}} \] \[ \Delta H = 108680 \, \text{J/mole} \] \[ \Delta H = -108.68 \, \text{kJ/mole} \]
Le résultat est exprimé en kJ/mole, et le signe négatif indique que la réaction est exothermique (libère de la chaleur).
Analyse des Résultats:
- La température augmente de \(6.5 \, \text{°C}\), ce qui montre que la réaction entre HCl et NaOH libère une quantité significative de chaleur.
- L’enthalpie de neutralisation obtenue, \(-108.68 \, \text{kJ/mole}\), est typique pour les réactions de neutralisation acide-base, confirmant que les réactifs et les conditions de l’expérience sont bien calibrés et les calculs correctement effectués.
Enthalpie de Neutralisation du HCl et NaOH
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