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Savoir son cours : 

 Equations de réaction :  Nomenclature :

a)  Ecrire l’équation de combustion complète du

méthane : CH 4  + 2 O2   CO2  + 2 H 2O 

b) 

Calculer l’énergie libérée par la combustion

d’une masse de 32 g de méthane.  Quantité de

matière de méthane contenue dans 32g : n = m/M =

32/(12+41) = 32/16 = 2 mol. 

Elib = n   Em,comb  = 2   820 = 1640 kJ. 

 Données :

Em,métane = 820 kJ.mol-1. 

La combustion de 2,5.103  mol de méthanol

libère une énergie E = 1,7.106 kJ.

Calculer l’énergie molaire de combustion du

méthanol.

Elib = n   Em,comb 

   Em,comb = Elib / n = 1,7.106 / 2,5.103= 680 kJ.mol-1. 

 Energie libérée :

 

Méthanol :

COMP.8 Energie et combustion – exercices 

Ecrire l’équation de combustion complète en

phase gazeuse pour chacune des molécules

suivantes : propane (C3H8), hexane (C6H14),

propan-1-ol (C3H8O), octane (C8H18), dodécane

(C12H26), paraffine (C25H52).

C 3 H 8  + 5 O2     3 CO2  + 4 H 2O

2 C 6 H 14  + 19 O2     12 CO2  + 14 H 2O

2 C 3 H 8O + 9 O2     6 CO2  + 8 H 2O

2 C 8 H 18  + 25 O2     16 CO2  + 18 H 2O

2 C 12 H 26  + 37O2     24 CO2  + 26 H 2O

C 25 H 52  + 38 O2     25 CO2  + 26 H 2O

CH4  + 2  O2    CO2  + 2 H2O

2 C10H22  + 31 O2    20 CO2  + 22 H2O

C9 H20  + 14 O2    9 CO2  + 10 H2O

C2H5OH + 3 O2    2 CO2  + 3 H2O

C4H9OH + 6 O2    4 CO2  + 5 H2O

2 C5 H11 OH + 15 O2   10 CO2  + 12 H2O

 Des frites :

 Changement d’état :Combien faut-il fournir d’énergie à 1,5 kg d’eau initialement liquide et à 100°C pour la faire passer à

l’état de vapeur à la même température ? Que se passe-t-il d’un point de vue microscopique ?

Q = m L = 1,5   2262 = 3393 kJ.

L’énergie sert à casser les interactions électrostatiques (Van der Waals et liaisons hydrogène) établie entre les

molécules d’eau à l’état liquide. On passe alors d’un état où Les molécules sont en contact les uns avec les autres eten mouvement constant à un état où les molécules sont très éloignées les uns des autres c'est-à-dire que la distance

qui les sépare est très supérieure à leur taille. Les molécules ou les ions sont en mouvement constant.

 Données : Leau = 2262 kJ.kg-1.

Avec une friteuse, on souhaite chauffer à160°C 1000 g d’huile initialement à 24°C.

Calcule l’énergie thermique qu’il faut fournir

à l’huile : Q = m cm huile (  haute –  basse )

Q = 1   2000 (160 – 24) = 272 000 J = 272 kJ. 

 Données : C huile = 2000 J.kg-1.°C -1. 

Pour faire cuire des œufs durs qui soient tendres et moelleux, l’eau de cuisson doit être à une température

de 341 K. Quelle doit être l’énergie thermique transférée à une masse de 0,5 kg d’eau initialement à une 

température de 297 k pour qu’il atteigne la température idéale de cuisson. Q = m cm eau (T haute – T basse ) = 4,18    500 (341 – 297) = 91 960 J.

 Données : C eau = 4,18 J.g-1.°C -1. 

 Fais-toi cuire un œuf !

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Utiliser ses connaissances 

 Eau chauffée par un gaz :  Pollution des véhicules diesel :Les bouteilles de gaz peuvent contenir du

butane ou de propane.

Em,butane = 2880 kJ.mol-1 , Em,propane = 2220 kJ.mol-1 

C eau = 4,18 J.g-1.°C -1.

a) 

Ecrire les formules semi-développées du

butane et du propane :  propane (C 3 H 8 ) et

butane (C 4 H 10 ). 

b) 80% de l’énergie libérée lors de cette

combustion est utilisée pour faire passer de

l’eau de 20°C à 80°C. Déterminer la masse

d’eau que l’on ainsi chauffer avec une

bouteille de 13 kg de chacun de ces gaz.

Quantité de matière contenue dans 13 kg de

 propane : n = m/M = 13 000/( 312+81) =

13 000/44  295,5 mol. 

Elib = n   Em,comb  = 295,5   220 = 6,56 MJ.

 Masse d’eau qu’on fait  passer de 20°C à 80°C

avec cette énergie:

On en prend d’abord 80% : 0,86,56 MJ =

5,25MJ

Ensuite, on calcule la masse d’eau chauffée :

Q = m cm eau (  haute –  basse )

   m = Q / cm eau  (  haute  –  basse ) = Elib  / cm eau 

(  haute –  basse ) = 5,25.106 /(4,18   (80 -20))

  m = 5,25.106 /(4,18   (80 -20)) = 20 933 g

  m   20, 9 kgQuantité de matière contenue dans 13 kg de

butane : n = m/M = 13 000/( 412+101) =

13 000/58  224,14 mol. 

Elib = n   Em,comb  = 224,14   2880   6,46 MJ. 

On en prend d’abord 80% : 0,86,46 MJ =

5,17MJ

Ensuite, on calcule la masse d’eau chauffée :

Q = m cm eau (  haute –  basse )

   m = Q / cm eau  (  haute  –  basse ) = Elib  / cm eau (  haute –  basse ) = 5,17.106 /(4,18   (80 -20))

  m = 5,17.106 /(4,18   (80 -20)) = 20 614 g

  m   20, 6 kg

Un véhicule diesel consomme en moyenne 6L

de carburant au 100 km. Le gazole utilisé est

essentiellement du dodécane.

a) 

Ecrire l’équation de combustion complète dudodécane.

2 C 12 H 26  + 37O2    24 CO2  + 26 H 2O

b) Déterminer, pour 1 km parcouru, la masse de

dioxyde de carbone rejetée dans

l’atmosphère. 

Quantité de matière contenue dans 6L (100 km)

de dodécane : n = m/M =   V/M

n = 746 6/(12 12+26 1) = 4476/170    26,33

mol.

2 moles de C 12 H 26  produisent 24 moles de CO2 

1 moles de C 12 H 26  produisent 12 moles de CO2 

26,33 moles de C 12 H 26  produisent x ? moles de

CO2 

x = 26,33   12 = 315,95 mol de CO2 

Volume de CO2 correspondant : V = x   V m 

 A 20°C, V m = 24 L/mol.

  V = 315,95   24 = 7582,9 L

Pour 1km, c’est 100 fois moins : 75,83 L Données :  dodécane= 746 g.L-1 

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Un véhicule GPL consomme en moyenne 10 L de carburant au 100 km. Le GPL utilisé est mélange de

50% de butane et de 50% de propane en volume.

a)  Ecrire les quantités de matière de propane et de butane consommées pour parcourir 100 km.

Quantité de matière contenue dans 5L de butane : n1 = V 1 /V m = 5/24 = 0,2083 mol.

Quantité de matière contenue dans 5L de propane : n2 = V 2 /V m = 5/24 = 0,2083 mol.

b) 

Ecrire les équations de combustion complètes du butane et du propane.

Propane : C 3 H 8  + 5 O2     3 CO2  + 4 H 2O

Butane : C 4 H 10  + 7,5 O2     4 CO2  + 5 H 2O

c)  En déduire la quantité de matière de CO2 produites pour parcourir 100 km.

D’après l’équation 1 :

1 mole de C 3 H 8 produit 3 moles de CO2 

0,2083 mole de C 3 H 8 produit 3  0,2083= 0,6249 moles de CO2.

D’après l’équation 2 :

1 mole de C 4 H 10 produit 4 moles de CO2 0,2083 mole de C 3 H 8 produit 4  0,2083= 0,8332 moles de CO2.

En tout : 1,4581 mol de CO2 sont produites

d) 

En déduire, en grammes, la quantité de CO2 produite pour 100 km parcourus.

 Emissions CO2 d’un véhicule GPL :

 

Combustion de la araffine :

Lors de la combustion d’une bougie, il se brûle essentiellement de la paraffine de formule C25H52. Afin

de déterminer l’énergie de combustion de la paraffine, on allume une bougie de 35,52 g sous une canette

contenant de 150 mL d’eau à 20°C. Lorsque la température de l’eau a atteint 60°C, on éteint la bougie et

on la pèse. Sa masse est alors de 35,00 g. Donnée : ceau = 4,18 J.g-1.°C -1.

Dresser la liste du matériel et réaliser le schéma légendé de l’expérience. 

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a) 

Ecrire l’équation de combustion de la paraffine : C 25 H 52  + 38 O2    25 CO2  + 26 H 2O 

b) Calculer l’énergie transférée à l’eau lors de la combustion de la bougie :

150 mL d’eau pèsent 150g. 

Q = meau cm eau ( haute – basse ) = 150   4,18   (60 – 20) = 25 080 J.

c)  On considère que toute l’énergie de combustion a été transférée à l’eau (peu de pertes). En déduire

l’énergie molaire de combustion de la paraffine. 

 Masse de paraffine ayant réagi dans la combustion : m = 35,52 – 35 = 0,52 g.Quantité de matière contenue dans 0,52 g de paraffine : n = m/M = 0,52/( 2512+521) = 0,52/352  1,477.10-3 

mol.

Em,comb  = Q / n = 25 080 / 1,477.10-3 = 16 977 kJ/mol. 

d) Cette énergie a-t-elle été sur ou sous estimée ? Sur estimée car toute la chaleur n’a pu être transmise à l’eau.

Une partie de l’énergie de combustion de la bougie est partie dans l’air et dans le métal de la canette.

 Chaufferette

Certaines chaufferettes utilisées par les skieurs pour se réchauffer les mainscontiennent du fer.

Au contact du dioxygène de l’air, le fer réagit pour former de l’oxyde de fer

Fe2O3. Cette réaction est exothermique.

a)  Ecrire l’équation de la réaction :

4 Fe(s) + 3 O2(g)  2 Fe2O3(s)

b) Une chaufferette contient 3 g de fer. Calculer l’énergie libérée lors de la transformation de tout lefer sachant que le dioxygène est en excès et que Em,fer  = 822 kJ.mol-1. 

Quantité de matière contenue dans 3 g de fer : n = m/M = 3/ 55,8  0,05376 mol. 

Elib = n   Em,comb = 0,05376   822 = 44,2 J.