QCM N° 09 Les réactions de combustion

QCM N° 09 Les réactions de combustion

QCM. N° 09

Les réactions de combustion

Cours

QCM N° 09

La réaction de combustion

La conversion de l’énergie

Les enjeux des réactions de combustion

Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

Énoncé

A

B

C

R

1

La réaction de combustion

du bois dans l’air est

possible grâce :

Au diazote

Au dioxygène

À la

vapeur d’eau

B

2

Les agrocombustibles sont

des combustibles :

Issus de

la biomasse

Produit par

l’agriculture

fossiles

AB

3

La combustion complète

du propane C₃H₈ produit :

Du dioxyde

de carbone

et de l’eau

Du dioxyde

de carbone

et du carbone

Du méthane

CH₄.

A

4

L’équation de la

combustion complète

du butane s’écrit :

C₄H₁₀ (g)

+ 9 O₂ (g)

↓

4 CO₂ (g)

+ 5 H₂O (g)

2 C₄H₁₀ (g)

+ 13 O₂ (g)

↓

8 CO₂ (g)

+ 10 H₂O (g)

2 C₄H₁₀ (g)

+ 5 O₂ (g)

↓

8 C (g)

+ 10 H₂O (g)

B

5

D’après la réponse

à la question 4, la

combustion complète

de 3 mol de butane :

Produit 12 mol

de dioxyde

de carbone

Consomme

21 mol

de dioxygène

Produit

15 mol

d’eau

AC

6

Une réaction de

combustion :

Libère de

l’énergie.

Consomme

davantage

d’énergie

qu’elle n’en

libère

Consomme

moins

d’énergie

qu’elle

n’en libère

AC

7

La combustion de 2 mol

de butane libère 5,4 MJ.

L’énergie molaire de

combustion du butane

est égale à :

–2,7

MJ . mol^–1

–2,7 × 10³

kJ . mol^–1

–10,8

MJ . mol^–1

AB

8

L’énergie libérée lors

d’une combustion

dépend :

De la nature

du

combustible

De la nature

du

comburant

De la masse

de

combustible

ABC

9

Lorsqu’une liaison est

rompue :

De l’énergie

est reçue

Aucun

transfert

d’énergie

n’a lieu

De l’énergie

est libérée

A

10

La réaction de

combustion du

méthane d’équation :

CH₄ (g) + 2 O₂ (g)

↓

CO₂ (g) + 2 H₂O (g)

Lors de la combustion

d’une mole de méthane :

Données :

méthane ; O = O

H — O — H ;

O = C = O

3 mol

de liaisons

C = O

sont

créées

5 mol

de liaisons

O = O

sont

rompues

4 mol

de liaisons

H – O

sont

créées

C

11

Une réaction de

combustion fournit

de l’énergie lors du

fonctionnement :

D’une voiture

à essence

D’un avion

de ligne

D’un

smartphone

AB

12

Pour diminuer les

émissions de gaz

à effet de serre, il

faut utiliser davantage :

De

combustibles

fossiles

D’agro-

-combustibles

De charbon

B

QCM réalisé avec le logiciel Questy

Pour s’auto-évaluer

La réaction de combustion :

- La réaction de combustion est une réaction d’oxydoréduction au cours de laquelle :

- Un combustible s’oxyde ;

- Un comburant, généralement le dioxygène O₂ (g), se réduit.

- Pour activer la réaction de combustion, une énergie doit être apportée.

- La combustion nécessite :

- Un combustible ;

- Un comburant ;

- Et une activation énergétique.

La combustion complète :

- La combustion d’un combustible ne contenant que les éléments carbone C, hydrogène H et éventuellement oxygène O,

est dite complète si les produits de la réaction sont uniquement le dioxyde de carbone CO₂ et l’eau H₂O.

Combustion du propane :

Équation		C₃H₈ (g)	+ 5 O₂ (g)	→	3 CO₂ (g)	+ 4 H₂O(ℓ)
État du système	Avancement
État initial (mol)	x = 0	n₁	n₂ =		0	0
Au cours de la transformation	x	n₁ – x	n₂ – 5 x		3 x	4 x
État final (mol)	x = x_max	n₁ – x_max	n₂ – 5 x_max		3 x_max	4 x_max

- Les différentes relations :

Équation

C₃H₈ (g)

+ 5 O₂ (g)

→

3 CO₂ (g)

+ 4 H₂O(ℓ)

État du

système

Avanc.

mmol

n (C₃H₈)

n (O₂)

n (CO₂)

n (H₂O)

Coefficients

stœchiométriques

1

5

3

4

-

Les différents combustibles :

- Parmi des combustibles, on distingue :

- Les combustibles fossiles : pétrole, charbon, méthane

- Ces combustibles ne sont pas renouvelables à l’échelle humaine.

- Ressources :

- 200 ans pour le charbon ;

- 60 ans pour le gaz naturel ;

- 40 ans pour le pétrole.

- Les combustibles fossiles massivement utilisés actuellement dégagent beaucoup de gaz à effet de serre impliqués dans le réchauffement climatique.

- Les agrocombustibles : éthanol, ester méthylique de colza, agro-méthane, bois

- Ces produits sont obtenus à partir de la biomasse et sont renouvelables à l’échelle humaine.

Énergie transférée lors d’une combustion.

- Lors de la combustion, le système chimique contenant le combustible libère de l’énergie Q ( en joule J).

- Les réactions de combustion sont des transformations exothermiques :

- Q < 0.

Énergie molaire de combustion E_comb :

- Énergie transférée lors de la combustion d’une mole de combustible.

- C’est une grandeur négative :

- E_comb < 0

- Unité : joule par mole (J . mol^–1)

Énergie transférée Q par la combustion d’une quantité n de combustible :

- Q = n . E_comb

Q = n . E_comb

Q : Énergie transférée en joule (J)

n : quantité de matière de combustible en mole (mol)

E_comb : Énergie molaire de combustion en joule par mole (J . mol^–1)

Pouvoir calorifique PC d’un combustible :

- C’est l’énergie que l’on peut récupérer lors de la combustion d’un kilogramme de combustible.

- Cette grandeur est positive :

- PC > 0

- Unité : joule par kilogramme (J . kg^–1)

Énergie transférée Q par la combustion d’une masse m de combustible :

- Q = – m . PC

- Tableau :

Q = – m . PC

Q : Énergie transférée en joule (J)

m : masse de combustible en kilogramme (kg)

PC : pouvoir calorifique du combustible joule par kilogramme (J . kg^–1)

Les signes pour les énergies :

- E_comb < 0

- Cette énergie est définie par rapport au système chimique qui contient le combustible.

- Le système chimique est le système de référence.

- Il cède de l’énergie au milieu extérieur.

- PC > 0

- Le pouvoir calorifique est défini par rapport au système chauffé (le plus souvent le milieu extérieur)

- Le système chauffé reçoit de l’énergie.

Relation entre E_comb et PC :

E_comb = – M . PC

E_comb : Énergie molaire de combustion en joule par mole (J . mol^–1)

M : masse molaire du combustible en kilogramme par mole (kg . mol^–1)

PC : pouvoir calorifique du combustible joule par kilogramme (J . kg^–1)

Calcul de l’énergie molaire de combustion :

- Lors de la combustion d’un combustible, des liaisons se rompent et d’autres se forment.

- Ces modifications des structures moléculaires sont à l’origine de l’énergie molaire de combustion.

- Pour calculer l’énergie molaire de combustion :

- On écrit l’équation de combustion du combustible,

- Dans cette équation, le combustible doit avoir un nombre stœchiométrique égal à 1.

- Énergie molaire de combustion :

- À partir du diagramme énergétique, on peut en déduire que :

E_comb =

[

somme des énergies

de liaisons rompues

]

–

[

somme des énergies

de liaisons formées

]

- Les réactions de combustion sont exothermiques : elles libèrent plus d’énergie qu’elles n’en consomment.

- E_comb < 0.

Combustion et énergie.

- Lors des réactions chimiques, les molécules libèrent ou captent de l’énergie : on dit qu’elles contiennent de l’énergie chimique.

- L’énergie contenue dans une molécule organique peut être libérée par une réaction chimique : on parle d’énergie chimique.

- Les hydrocarbures et les alcools constituent des stocks d’énergie chimique.

- Les réactions de combustion permettent d’obtenir de l’énergie thermique.

Énergie chimique

Combustion

→

Énergie thermique

Combustion et pollution.

- Les réactions de combustion émettent des gaz polluants à effet de serre.

- Gaz à effet de serre : gaz absorbant les rayonnements IR émis par la surface terrestre et contribuant à l’effet de serre.

- L’augmentation de leur concentration dans l’atmosphère terrestre serait à l’origine du réchauffement climatique récent