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Combustion du propane

Posté par
TigreBlanc 22-04-15 à 14:01

Bonjour! J'au un exercice que j'arrive pas à faire, svp. J'ai commencé des recherches mais je sais pas si je pars dans la bonne direction

données:
Vm = 22,4L.mol-1
1m3 = 1000L

Une bouteille de gaz contient du propane et lors de cette combustion avec le dioxygène O2, il y a formation de dioxyde de carbone CO2 et d'eau H2O. Le propane a pour formule brute C3H8. On se sert du propane pour cuisiner dans une pièce qui a une surface de 12,000m2 et ue hauteur de 2,100m. On suppose dans cette experience qu'il y a pas d'arrivée d'air possible.
Rappel sur la composition de l'air: 80% de diazote et 20% de dioxygène

1)Le volume de dioxygene dans la piece est de 5040L, retrouvez cette valeur
2)A quelle quantitié de matière cela correspond t-il?
3)Lors de la cuisson, la masse de la bouteille passe de 13,000kg à 12,400kg. Déterminez la quantité de matière de propane consommé
4)[tableau d'avancement] avec C3H8 + O2 --> CO2 + H2O
5)Déterminez Xmax
6)Déterminez les quantités de matiere à l'etat final
7)Calculer le volume de dioxygene degage lors de cette combustion
8)Déterminer la masse d'eau qui se degage lors de cette transformation


Mes pistes de recherche:

1- J'ai pas totalement compris. Il faut juste trouver la valeur 5040L? Et si oui quelqu'un peut me dire comment commencer...5040L represent 20% de l'air,
J'ai calculé le volume de la pièce: 12,00 x 2,100 = 25,2m3

2- Si on parle du 5040L de O2...le quantité de matiere n = m/M ou c x V

3- On determine le quantité de matiere de chaque masse de bouteille et faire la difference? n initial - n finale?

4- L'equation donne C3H8 + 5 02 --> 3 CO2 + 4 H2O
Donc sa donne:
* niC3H8  ~  niO2  -->   0    ~   0
* niC3H8 - x    ~   niO2 - x    -->   3x   ~   4x
* niC3H8 - xmax   ~   niO2 - xmax   -->   3xmax   ~   4xmax

Mais vu que c'est 5 O2, es-ce qu'on fait niO2 - 5x puis -5xmax?

5- Si le reactif C3H8est limitant alors ni C3H8- xmax = o et xmax = ni C3H8
mais je l'ai pas calculé...
Meme chose pour O2 puis il faut prend la valeur le plus petit entre les deux pour xmax


6- Quand j'ai xmax je peux le faire

7-

8-

Merci en avance! Physique/Chimie n'est pas mon point fort

Posté par
gbm Webmasterre : Combustion du propane 23-04-15 à 20:42

Salut,

Citation :
Une bouteille de gaz contient du propane et lors de cette combustion avec le dioxygène O2, il y a formation de dioxyde de carbone CO2 et d'eau H2O. Le propane a pour formule brute C3H8. On se sert du propane pour cuisiner dans une pièce qui a une surface de 12,000m2 et une hauteur de 2,100m. On suppose dans cette expérience qu'il y a pas d'arrivée d'air possible.
Rappel sur la composition de l'air: 80% de diazote et 20% de dioxygène

1)Le volume de dioxygène dans la pièce est de 5040L, retrouvez cette valeur
On te donne la surface S de la pièce et sa hauteur H donc le volume de la pièce est :
V = S \times H = V_{air}
Or l'air est constitué de 80 % de dioxygène donc \boxed{V(O_2) = \dfrac{80}{100} \times V_{air} = \dfrac{80}{100} \times S \times H}

Il ne reste plus que l'application numérique à faire.


2)A quelle quantité de matière cela correspond t-il?
Par définition de la quantité de matière pour un gaz :

n(O_2) = \dfrac{V(O_2)}{V_m}

Or tu as calculé en question 1 le volume de dioxygène en m^3 à convertir en L pour cette question.

3)Lors de la cuisson, la masse de la bouteille passe de 13,000kg à 12,400kg. Déterminez la quantité de matière de propane consommé
m(C_3H_8) = 13000 - 12400 = 600 ~kg

or n(C_3H_8) = \dfrac{m(C_3H_8)}{M(C_3H_8)}

et M(C_3H_8) = 3M(C) + 8M(H) = ... ~g/mol.

Attention à bien convertir la masse en g !

4)[tableau d'avancement] avec C3H8 + O2 --> CO2 + H2O
L'équation de la réaction est C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O

5)Déterminez Xmax
A l'état maximal tous les réactifs ont réagi, leur quantité de matière est supposée nulle :
n_i(C_3H_8) - x_{max_1} = 0 \Leftrightarrow n_i(C_3H_8) = x_{max_1} = ... ~mol (quantité de matière calculée en question 3.

On suppose la quantité de matière en dioxygène en excès par rapport au propane, le propane est donc le réactif limitant.

6)Déterminez les quantités de matière à l'état final
Le déduire du tableau d'avancement

7)Calculer le volume de DIOXYDE DE CARBONE dégage lors de cette combustion
Exploiter la formule n(CO_2) = V(CO_2)/V_m

8)Déterminer la masse d'eau qui se dégage lors de cette transformation
Exploiter la formule n(H_2O) = m(H_2O)/M(H_2O)




Posté par
gbm Webmasterre : Combustion du propane 23-04-15 à 20:42

Pour la question 5 :

n_i(C_3H_8) - x_{max_1} = 0 \Leftrightarrow n_i(C_3H_8) = x_{max_1} = ... ~mol (quantité de matière calculée en question 3).

Posté par
TigreBlancre : Combustion du propane 25-04-15 à 11:19

Merci, alors:

1/ V(O2) = 80/100 x 12,00 x 2,100
   =20,16m3


2/ 20,16m3 = 20 000L
   alors n(O2) = V(O2)/Vm
   =20000/22,4 (donné par l'exercice)
   =892,9L.m3

3/ m(C3H8) = 13000-12400 = 600kg
   =600x10-3g
   M = 3x12,0 + 8x1,0 = 44g.mol
   n(C3H8) = m/M
   n(C3H8) = 600x10-3/44 = 0,01mol


4/ tableau


5/ niC3H8 - xmax = 0
   niC3H8 = xmax = 0,01mol


6/ O2 = 3 x xmax = 3 x 0,01 = 0,03mol
   H2O = 4 x xmax = 4 x 0,01 = 0,04mol

7/ n(CO2) = V(CO2)/Vm
   V(CO2) = n(CO2) x Vm = 0,03 x 22,4 = 0,672L

8/ n(H2O) = m(H2O)/M(H2O)
   M(H2O) = 2x1,0 + 16,0 = 18g.mol
   m(H2O) = 0,04 x 18 = 0,72g

Posté par
TigreBlancre : Combustion du propane 25-04-15 à 11:25

attendre, c'est marqué que l'air est constitué de 20% dioxygène, pas 80%..
Donc on remplace 80/100 par 20/100?

Posté par
gbm Webmasterre : Combustion du propane 25-04-15 à 11:36

OUI ABSOLUMENT !

Désolé pour l'erreur d'inattention

Posté par
gbm Webmasterre : Combustion du propane 25-04-15 à 11:40

Citation :
Merci, alors:

1/ V(O2) = 80/100 x 12,00 x 2,100
=20,16m3

--> comme tu l'as dit, remplacer 80/100 par 20/100 et là on sera bon .


2/ 20,16m3 = 20 000L
--> il faut expliquer ta conversion :
1 m3 = 1dm3 or 1L = 1dm3 donc ...

alors n(O2) = V(O2)/Vm
=20000/22,4 (donné par l'exercice)
=892,9L.m3

--> attention ! L'unité d'une quantité de matière est la mole !


3/ m(C3H8) = 13000-12400 = 600kg
=600x10-3g
--> attention ! 1 kg = 1000 g = 10+3 g

M = 3x12,0 + 8x1,0 = 44g.mol --> oui !
n(C3H8) = m/M
n(C3H8) = 600x10-3/44 = 0,01mol


4/ tableau


5/ niC3H8 - xmax = 0
niC3H8 = xmax = 0,01mol
--> méthode correcte


6/ O2 = 3 x xmax = 3 x 0,01 = 0,03mol
H2O = 4 x xmax = 4 x 0,01 = 0,04mol
--> attention ! On parle des produits donc CO2 et H2O.
On suppose l'oxygène en large excès ici et c'est un réactif

7/ n(CO2) = V(CO2)/Vm
V(CO2) = n(CO2) x Vm = 0,03 x 22,4 = 0,672L

8/ n(H2O) = m(H2O)/M(H2O)
M(H2O) = 2x1,0 + 16,0 = 18g.mol
m(H2O) = 0,04 x 18 = 0,72g


Les applications numériques sont à reprendre, mais la méthode est correcte

Posté par
J-Pre : Combustion du propane 25-04-15 à 11:44

Commence déjà par corriger le début ainsi :

1)
V de la pièce = 12*2,1 = 25,2 m³ = 25200 L
V de O2 dans la pièce: V = 0,2 * 25200 = 5040 L

2)
Avec Vmolaire = 22,4 L/mol ---> n = 5040/22,4 = 225 mol

3)
m de propane consommé = 12,4 - 12 = 0,4 kg = 400 g
M(C3H8) = 3*12 + 8 = 44 g/mol
n = m/M = 400/44 = 9,09 mol

4)
C3H8 + 5 O2 ---> 3 CO2 + 4 H2O
....


Sauf distraction.  

Posté par
TigreBlancre : Combustion du propane 25-04-15 à 12:44

Alors:

1) c'est 20/100 x 25,2 = 5,04m3
   1m3 = 1000L donc 5,04 x 1000 = 5040L

2) alors 5040/22,4 = 225mol

3) J'ai deux methods differentes là..
   13,000-12,400kg = 600kg = 600x103g? ça donne 600x103/44 = 13636mol
   Ou alors 13,0 - 12,4?


6) J'ai les bon reponses au moins? Je vois que j'ai marqué O2à la place de CO2

Posté par
J-Pre : Combustion du propane 25-04-15 à 16:35

Citation :
J'ai deux methods differentes là...


Pas vraiment, à moins d'être en notations américaines...
Mais ce n'est pas le cas. La bouteille de gaz ne fait pas 13 tonnes au départ, mais bien 13 kg. la notation 13,000 kg signifie 13 kg avec une "précision" de 0,5 gramme.

Posté par
TigreBlancre : Combustion du propane 26-04-15 à 10:43

Ah, merci

Citation :
m de propane consommé = 12,4 - 12 = 0,4 kg = 400 g


Je vois pas pourquoi tu as fait 12,4 - 12. Ce n'est pas 13,0-12,4 = 0,6kg = 600g?
Puis 600/44 = 13,64mol

...etc?

Posté par
J-Pre : Combustion du propane 26-04-15 à 10:54

Aux distractions prêt ...

Il faut évidemment faire :
m de propane consommé = 13 - 12,4 = 0,6 kg = 600 g

M(C3H8) = 3*12 + 8 = 44 g/mol
n = m/M = 600/44 = 13,6 mol


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