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Réaction de combustion des alcanes

Qu'appelle-t-on réaction de combustion ? ? ..... La combustion incomplète est caractérisée par une flamme jaune orangée et éclairante. Si il y a un manque ...




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Réaction de combustion des alcanes

I – Introduction :
Au cours précédent, nous avons étudié les alcanes et leur nomenclature. Nous allons aujourd’hui nous intéresser à leur réactivité…
La combustion des alcanes est abondamment exploitée pour la production de chaleur (chauffage industriel et domestique) et d’énergie mécanique (moteurs à combustion interne, réacteurs).

II – Réalisons la combustion complète d’un alcane :
Qu’appelle-t-on réaction de combustion ?
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Qu’appelle-t-on réaction exothermique ?
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Expérience 1 : Dans le cas du briquet, il s’agit du propane.
Que se passe-t-il quand on allume un briquet ? D’après ce qui a été dit tout à l’heure, qu’est-ce qui a brûlé ?
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Un combustible est identifié sur les étiquettes des produits par les symboles :

 HYPERLINK "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/F.jpg"  INCLUDEPICTURE "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/F.gif" \* MERGEFORMATINET 

F - FACILEMENT INFLAMMABLE

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F+ - EXTRÊMEMENT INFLAMMABLE

 
Qu’observe-t-on si on tente d’allumer le briquet sans molette ?
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Un comburant est identifié sur les étiquettes des produits par le symbole :

 HYPERLINK "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.jpg"  INCLUDEPICTURE "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.gif" \* MERGEFORMATINET 

O - COMBURANT

 
Toute combustion a besoin d’énergie pour être activée. De la chaleur, une étincelle, un frottement…

Expérience 2 : Nous allons maintenant mettre en évidence les espèces chimiques produites lors d’une combustion.
Placer un tube à essais sec et froid au dessus de la flamme produite par la combustion du propane. Observer les parois du tube à essai.
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Verser de l’eau de chaux dans le tube à essai. Observer l’eau de chaux.
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Quelles substances a-t-on, ici, mis en évidence ?

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Quelle est l’équation bilan de la combustion du propane ?

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Expérience 3 : Expérience du bec bunsen avec virole ouverte au maximum.
Qu’observe-t-on ?
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Maintenant, si on ferme la virole… Que se passe-t-il lorsque la quantité d’oxygène dans le milieu diminue ?
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Si on place une soucoupe froide au-dessus de la flamme, Qu’observe-t-on ?
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Qu’est-ce que c’est ? Quelles équations peut-on écrire à partir de ces observations ?

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Conclusion :
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Réaction de combustion des alcanes

I – Introduction :
Au cours précédent, nous avons étudié les alcanes et leur nomenclature. Nous allons aujourd’hui nous intéresser à leur réactivité…
La combustion des alcanes est abondamment exploitée pour la production de chaleur (chauffage industriel et domestique) et d’énergie mécanique (moteurs à combustion interne, réacteurs).


I – Réalisons la combustion complète d’un alcane :
Qu’appelle-t-on réaction de combustion ?
La réaction de combustion est, par définition, une réaction entre un combustible et un comburant.
Qu’appelle-t-on réaction exothermique ?
Une réaction exothermique est, par définition, une réaction produisant de l’énergie thermique (dégagement de chaleur).

Expérience 1 : Dans le cas du briquet, il s’agit du propane.
Que se passe-t-il quand on allume un briquet ? D’après ce qui a été dit tout à l’heure, qu’est-ce qui a brûlé ?
C’est ce qu’on appelle un combustible.
Un combustible est, par définition, une matière qui en brûlant produit un dégagement de chaleur. Un combustible est identifié sur les étiquettes des produits par les symboles :

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F - FACILEMENT INFLAMMABLE

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F+ - EXTRÊMEMENT INFLAMMABLE

 
Qu’observe-t-on si on tente d’allumer le briquet sans molette ?
Pourtant, il y a du combustible et du comburant…
Un comburant est, par définition, une substance qui réagit avec un combustible. Un comburant est identifié sur les étiquettes des produits par le symbole :

 HYPERLINK "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.jpg"  INCLUDEPICTURE "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.gif" \* MERGEFORMATINET 

O - COMBURANT

 
Toute combustion a besoin d’énergie pour être activée. De la chaleur, une étincelle, un frottement…



Expérience 2 : Nous allons maintenant mettre en évidence les espèces chimiques produites lors d’une combustion. 
Placer un tube à essais sec et froid au dessus de la flamme produite par la combustion du propane. Observer les parois du tube à essai.
De la buée apparaît sur les parois du tube.
Verser de l’eau de chaux dans le tube à essai. Observer l’eau de chaux.
L’eau de chaux se trouble.
Quelles substances a-t-on, ici, mis en évidence ?
La combustion produit du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau.
Tous les atomes de carbone C sont transformés en CO2
Tous les atomes d’H réapparaissent sous forme d’H2O
( Cette réaction est complète.
Quelle est l’équation bilan de la combustion du propane ?
C3H8(g) + 5 O2(g) ( 3 CO2(g) + 4 H2O(l)

Expérience 3 : Expérience du bec bunsen avec virole ouverte au maximum.
Qu’observe-t-on ?
La combustion complète est caractérisée par une flamme bleu pâle et très chaude.

Maintenant, si on ferme la virole… Que se passe-t-il lorsque la quantité d’oxygène dans le milieu diminue ?
La combustion incomplète est caractérisée par une flamme jaune orangée et éclairante.
Si il y a un manque d’O2 dans le milieu, on parle d’une combustion incomplète.

Si on place une soucoupe froide au-dessus de la flamme, Qu’observe-t-on ?
On observe, après un moment, l’apparition de la vapeur d’eau mais aussi d’un dépôt noir.
Qu’est-ce que c’est ? Quelles équations peut-on écrire à partir de ces observations ?
CH4(g) + O2(g) ( C(s) + 2 H2O(l)
Attention, la combustion incomplète peut également former du monoxyde de carbone CO :
CH4(g) + 3/2 O2(g) ( CO(s) + 2 H2O(l)

Le CO possède la propriété bien particulière de prendre la place de l'oxygène dans notre sang, dans les globules rouges, et dans les muscles, et d’y rester. ( C'est l'intoxication au monoxyde de carbone.

Conclusion : La réaction de combustion est une réaction entre un combustible et un comburant.
( Un combustible est une matière qui en brûlant produit un dégagement de chaleur.
( Un comburant est, par définition, une substance qui réagit avec un combustible.
( Pour qu’il y ait combustion, il faut de l’énergie, un combustible et un comburant
Lorsqu’il y a assez d’O2 dans le milieu, La combustion est complète et produit uniquement du CO2 et de l’eau.
CH4(g) + 2 O2(g) ( CO2(g) + 2 H2O(l)
Lorsqu’il n’y a pas assez d’O2 dans le milieu, la combustion est incomplète et produit du CO2, de l’eau, du CO, du C…
CH4(g) + O2(g) ( C(s) + 2 H2O(l)
CH4(g) + 3/2 O2(g) ( CO(s) + 2 H2O(l)
Exercices d’application :
Un hydrocarbure appartient à une famille dont la formule générale est CnH2n+2 . Sa masse molaire est M = 58 g/mol.
a – Donner le nom de cette famille.
b – Calculer la masse molaire de cet hydrocarbure en fonction de n et en déduire le nombre n d’atomes de carbone contenu dans sa molécule.
c – Ecrire sa formule brute.
d – Donner les formules semi développées de ses deux isomères et préciser le nom de chacun.

L’indice d’octane mesure la résistance d’une essence à « l’auto inflammation ». On attribue l’indice 0 à l’heptane.
a – À quelle famille d’hydrocarbures appartient l’heptane ?
b – Ecrire sa formule semi développée.
c – On attribue l’indice 100 au 2,2,4 -triméthylpentane. A quelle famille appartient cet hydrocarbure. Ecrire sa formule semi développée, sa chaîne carbonée est-elle linéaire ou ramifiée ? De quel hydrocarbure à chaîne linéaire est-il l’isomère de constitution ?

Un hydrocarbure a pour formule brute C5 H12 .
a – À quelle famille appartient-il ? Quel est son nom ? Calculer sa masse molaire moléculaire.
b – Ecrire et équilibrer l’équation bilan de sa combustion complète.
c – Quelle masse de dioxygène faut-il pour faire réagir 1 mole de cet hydrocarbure ?

Données : M(C) = 12 g/mol. ; M(H) = 1 g/mol. ; M(O) = 16 g/mol. 
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Exercices d’application :
Un hydrocarbure appartient à une famille dont la formule générale est CnH2n+2 . Sa masse molaire est M = 58 g/mol.
a – Donner le nom de cette famille.
b – Calculer la masse molaire de cet hydrocarbure en fonction de n et en déduire le nombre n d’atomes de carbone contenu dans sa molécule.
c – Ecrire sa formule brute.
d – Donner les formules semi développées de ses deux isomères et préciser le nom de chacun.

L’indice d’octane mesure la résistance d’une essence à « l’auto inflammation ». On attribue l’indice 0 à l’heptane.
a – À quelle famille d’hydrocarbures appartient l’heptane ?
b – Ecrire sa formule semi développée.
c – On attribue l’indice 100 au 2,2,4 -triméthylpentane. A quelle famille appartient cet hydrocarbure. Ecrire sa formule semi développée, sa chaîne carbonée est-elle linéaire ou ramifiée ? De quel hydrocarbure à chaîne linéaire est-il l’isomère de constitution ?

Un hydrocarbure a pour formule brute C5 H12 .
a – À quelle famille appartient-il ? Quel est son nom ? Calculer sa masse molaire moléculaire.
b – Ecrire et équilibrer l’équation bilan de sa combustion complète.
c – Quelle masse de dioxygène faut-il pour faire réagir 1 mole de cet hydrocarbure ?

Données : M(C) = 12 g/mol. ; M(H) = 1 g/mol. ; M(O) = 16 g/mol. 
Classe : 1 PESTH Sciences : Contrôle N° 2 Le : 13.10.05


I - Qu’appelle-t-on réaction de combustion ?

II - Qu’appelle-t-on réaction exothermique ?

III - Donner la définition d’un comburant, d’un combustible.

IV - Quel pictogramme indique un combustible ? Un comburant ?

( HYPERLINK "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/F.jpg"  INCLUDEPICTURE "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/F.gif" \* MERGEFORMATINET ( HYPERLINK "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.jpg"  INCLUDEPICTURE "http://www.univ-pau.fr/~darrigan/chimie/etiquettes/O.gif" \* MERGEFORMATINET 
IV – Quels sont les produits formés lors de la combustion complète d’un alcane ?


V - Lorsque le volume de dioxygène diminue, la combustion d’un alcane ne se fait pas correctement. Comment nomme-t-on cette combustion ? Nommer les produits qui peuvent se former au cours de cette combustion.


VI - La paraffine, corps très utilisé dans les soins du corps, appartient à la famille des alcanes. Sa masse moléculaire est M = 352 g/mol.

1 – Quelle est la formule générale des alcanes ?
2 - Calculer la masse molaire de cet hydrocarbure en fonction de n et en déduire le nombre n d’atomes de carbone contenu dans sa molécule.
3 – Ecrire sa formule brute.


VII - Un hydrocarbure a pour formule brute C7 H16.
1 - Quel est son nom ? Calculer sa masse molaire moléculaire.
2 - Ecrire et équilibrer l’équation bilan de sa combustion complète.
3 - Quelle masse de dioxygène faut-il pour faire réagir 2 moles de cet hydrocarbure ?



Données : M(C) = 12 g/mol. ; M(H) = 1 g/mol. ; M(O) = 16 g/mol.