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Combustion de deux alcanes.

Posté par
kamikaz 22-09-20 à 22:11

Bonsoir ,

Merci d'avance.

En vue d'écrire et d'exploiter correctement les équations bilans de combustion des alcanes , on désire déterminer la composition d'un mélange gazeux de deux alcanes. On fait brûler dans un récipient sec , 12 cm³ d'un mélange de propane et de butane avec 100 cm³ de dioxygène.

La combustion est complète. Après retour au conditions initiales , l'eau s'étant condensée , il reste 42 cm³ de dioxyde de carbone et 31 cm³ de dioxygène.

1- Écrire l'équation bilan de la réaction de combustion :

1-1) Du propane avec le dioxygène.

1-2) Du butane avec le dioxygène.

2- Déterminer le volume initial :

2-1) Du propane

2-2) Du butane.

3-) Calculer le pourcentage en volume du propane et du butane dans le mélange initial.

Réponses

1-1) C_{3}H_{8}+5O_{2}--> 3CO_{2} +4H_{2}O

1-2) C_{4}H_{10} + \dfrac{13}{2}O_{2} --> 4CO_{2}+5H_{2}O

2-) Je ne m'en sors pas vraiment , vu ce mélange..

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 22-09-20 à 23:41

Bonsoir,

Questions 1.1 et 1.2
OK


Rappel : Pour chacune des deux réactions Les volumes gazeux consommés et produits sont proportionnels aux coefficients stoechiométriques.

Conseils :
Tu appelles V1 le volume de propane consommé et V2 celui de butane consommé.
En utilisant Les données de l'énoncé qui concernent  le propane, le butane et le dioxyde de carbone écris un système de deux équations dont les inconnues sont V1 et V2

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 08:41

Ok ,

Soit V1 le volume de propane consommé et V2 le volume de butane consommé.

On a : VO2=100 cm³ le volume de dioxygène.

D'après l'énoncé on a le système suivant :

\begin{cases} \\ V_{1}+V_{2}=12cm³ \\ V_{1}+V_{2} +100cm³= 42cm³+31cm³\end{cases}

\iff \begin{cases} \\ V_{1}+V_{2}=12cm³ \\ V_{1}+V_{2} +100cm³= 73 cm³\end{cases}

Comme çà ?

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 09:47

D'accord avec V1 + V2 = 12cm³ puisque l'énoncé dit " on fait brûler12 cm³ d'un mélange de propane et de butane."
Ton autre relation n'est pas justifiée ! ! !
Elle est évidemment fausse puisque elle équivaut à  V1 + V2 = 73 - 100 = = -27cm³

Conseils :
Pour la deuxième relation occupe toi seulement du dioxyde de carbone et de rien d'autre et sers toi de mon rappel du  22-09-20 à 23:41

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 10:18

Ok , puisqu'après retour au conditions initiales , l'eau s'étant condensée , il reste 42 cm³ de dioxyde de carbone et 31 cm³ de dioxygène ;

V1+V2=42cm³

Mais je ne suis pas sûr.

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 10:45

Non.
Tu emploies le mot "puisque" d'une bien curieuse manière !

Exemples : Le ciel est couvert aujourd'hui puisque mon chien se nomme Médor
Il n'y a évidemment aucun rapport entre la partie bleue et la partie rouge de cette "justification"
A rapprocher de :
puisqu'après retour au conditions initiales , l'eau s'étant condensée , il reste 42 cm³ de dioxyde de carbone et 31 cm³ de dioxygène ; V1+V2=42cm³  

L'emploi du mot "puisque" ne démontre rien s'il n'est pas accompagné  d'un argument pertinent.

Je te suggère, une fois encore, d'utiliser mon rappel du 22-09-20 à 23:41 pour établir la deuxième relation entre V1 et V2 , laquelle concernera uniquement le dioxyde de carbone formé.

Merci de prendre le temps de réfléchir et d'accompagner ta proposition d'une vraie justification et pas seulement du mot "puisque" (ou équivalent) sans rien de solide derrière.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 16:00

Je ne m'en sors pas vraiment

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 16:15

Quand tu provoques la combustion d'un volume V1 de propane, quel volume de dioxyde de carbone obtiens tu ?

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 17:00

Dans ce cas , V1=3 CO2

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 17:11

V1 est un volume
3 CO2 n'est pas un volume
écrire que V1 = 3CO2 n'a aucun sens.

Allons y en douceur ....
Supposons que (par exemple) V1 = 2L de propane
Quand tu provoques la combustion de 2L de propane, quel volume de dioxyde de carbone obtiens tu ?

Merci de faire une phrase pour répondre.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 17:32

Ah oui ,

On provoque la combustion d'un volume V1 de propane.

D'après l'équation bilan :

C_{3}H_{8}+5O_{2}--> 3CO_{2} +4H_{2}O \\ ;

nC_{3}H_{8}=3nCO_{2}

On en déduit que V_{1}=3VCO_{2}

V   : le volume.

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 17:58

Tu es sur la bonne voie mais c'est encore faux.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 18:10

Qu'est ce qui implique cette fausseté ?

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 18:19

L'erreur provient d'une mauvaise application de la loi qui dit que :

Les quantités de matière ( ou bien les volumes gazeux ) consommés et produits sont proportionnels aux coefficients stœchiométriques ( Voir mon rappel du 22-09-20 à 23:41)

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 18:23

Bon..

Je crois que je vais revoir les choses ..

Je reviendrai après.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 19:45

Citation :
Ah oui ,

On provoque la combustion d'un volume V1 de propane.

D'après l'équation bilan :

C_{3}H_{8}+5O_{2}--> 3CO_{2} +4H_{2}O \\ ;

nC_{3}H_{8}=\dfrac{nCO_{2}}{3}

On en déduit que V_{1}=\dfrac{VCO_{2}}{3}

V   : le volume.

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 20:52

OK
Donc pour répondre à ma question telle qu'elle est posée (23-09-20 à 16:15)
La combustion d'un volume V1 de propane produit un volume égal à 3V1 de dioxyde de carbone.

Continuons :
En provoquant la combustion d'un volume V2 de butane quel est le volume de dioxyde carbone obtenu  ?

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 21:00

On montrerait de même que d'après l'équation bilan :C_{4}H_{10} + \dfrac{13}{2}O_{2} --> 4CO_{2}+5H_{2}O \\ ; le volume V2 de butane est égal au quart du volume de dioxyde de carbone CO2.

V_{2}=\dfrac{VCO_{2}}{4}

Donc VCO_{2}=4V_{2}

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 23:01

Oui, c'est bien ça.

Récapitulons :
La combustion d'un volume V1 de propane produit un volume égal à 3V1 de dioxyde de carbone.
La combustion d'un volume V2 de butane produit un volume égal à 4V2 de dioxyde de carbone.

Quel volume de dioxyde de carbone obtient on si on fait brûler la totalité du mélange propane / butane ?

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 23:06

Le volume de dioxyde de carbone qu'on obtient si on fait brûler la totalité du mélange propane / butane est 3V1+4V2

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 23-09-20 à 23:48

Citation :
Le volume de dioxyde de carbone qu'on obtient si on fait brûler la totalité du mélange propane / butane est 3V1+4V2
En effet !


Si tu (re)lis ton énoncé tu y trouveras la valeur numérique du dioxyde de carbone formé par la combustion du mélange.
Cela te permettra d'écrire un relation entre V1 et V2
A l'aide de cette relation et de celle que tu as déjà trouvée (23-09-20 à 08:41) tu obtiens  un système de deux équations dont les inconnues sont V1 et V2
La résolution de ce système permet de répondre aux questions 2.1 et 2.2

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 00:25

Oui , d'après l'énoncé ,

Citation :
, il reste 42 cm³ de dioxyde de carbone.


Ce qui donne l'équation : 3V1+4V2=42 cm³.

Qui complète notre système :

\begin{cases}V_{1}+V_{2}=12cm³ \\ 3V_{1}+4V_{2} = 42 cm³\end{cases}

\iff \begin{cases}V_{1}=12cm³-V_{2}\\ 3(12cm³-V_{2})+4V_{2} = 42 cm³\end{cases}

\iff  \begin{cases}V_{1}=12cm³-V_{2}\\ 36cm³-3V_{2}+4V_{2} = 42 cm³\end{cases}

\iff \begin{cases} \\ V_{1}=12cm³-V_{2}\\ V_{2} = 6cm³\end{cases}

\iff \begin{cases} \\ V_{1}=12cm³-6cm³\\ V_{2} = 6cm³\end{cases}

\iff \begin{cases} \\ V_{1}=6cm³\\ V_{2} = 6cm³\end{cases}

\iff \begin{cases} \\ V_{1}=6.10^{-3} L\\ V_{2} = 6.10^{-3} L\end{cases}

D'où le volume initial de propane est V1=6.10-3L et le volume initial de butane est V2=6.10-3L

3) Je fais comment ?

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 08:36

Question 3 :
Tu appliques la définition du pourcentage volumique dans un mélange.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 09:09

Si une espèce chimique A occupe un volume V(A) au sein d'un mélange de volume total Vtot alors le pourcentage volumique PV(A) de cette espèce chimique A correspond au pourcentage du volume V(A) par rapport au volume total.

Ce pourcentage volumique peut être calculé en suivant le principe général de calcul de tout pourcentage à savoir:



Pourcentage d'une Partie = ( Valeur de cette partie : Valeur de l'ensemble) x 100



Dans le cas du pourcentage volumique on obtient la formule suivante:

PV(A) =\dfrac{ V(A)}{V_{total}}×100


Les deux volumes (VA et Vtotal ) sont exprimés dans la même unité ( tout les deux en litre, en mètre cube, en décimètre cube etc…)
Le pourcentage volumique ne possède pas d'unité.


Donc le pourcentage volumique P(V1) du propane est :  P(V_{1})=\dfrac{V_{1}}{V_{1}+V_{2}}×100=\dfrac{6.10^{-3}}{12.10^{-3}}=0,5%

le pourcentage volumique P(V1) du propane est :  0,5%.

On en déduit que le pourcentage volumique P(V2) du butane est :  0,5% car V1=V2=6.10-3L.

Merci

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 09:48

Tu aurais du commencer par regarder de plus près la composition du mélange !

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 10:30

Ah oui ,  j'ai oublié les 31 cm³ de dioxygène non ?

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 11:11

L'énoncé parle de mélange initial, alors que les 31 cm³ de dioxygène concernent le mélange après réaction.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 11:32

Du coup je le gère comment ces 31 cm³ de dioxygène ?

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 11:47

Citation :
Du coup je le gère comment ces 31 cm³ de dioxygène ?
Tu n'as pas à t'en préoccuper puisque la question porte sur le mélange initial.


Je te conseille de faire l'inventaire de la nature et du volume des gaz présents dans le mélange initial.

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 11:57

D'après l'énoncé :

Citation :
On fait brûler dans un récipient sec , 12 cm³ d'un mélange de propane et de butane avec 100 cm³ de dioxygène.


On y trouve :

Le volume de propane V1=6.10-3L ;

Le volume de butane V2=6.10-3L

Et le volume de dioxygène VO2=0,1L.

Tous étant des volumes initiales.

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 12:02

Exact.
Tu as donc tous les "ingrédients" pour répondre à la question 3

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 12:54

D'après la formule du pourcentage volumique ( dans le message du  24-09-20 à 09:09) ;

P(V_{1})=\dfrac{V_{1}}{V_{1}+V_{2}+VO_{2}}=\dfrac{6.10^{-3}}{6.10^{-3}+6.10^{-3}+0,1}=\dfrac{3}{56}=0,05

Le pourcentage volumique du propane est 0,05%.

Or le volume V1 de propane égal au volume V2 de butane. (Tous les deux volumes étant initiales).

On en déduit que le pourcentage volumique du butane est 0,05%.

Posté par
odbugt1re : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 13:47

Citation :
Le pourcentage volumique du propane est 0,05%.
Non


3/53 = 0,057 OK ( 2 chiffres significatifs )
Le pourcentage volumique du propane est de 5,7 %.
A Savoir 0,057 = 5,7/100 = 5,7%

Posté par
kamikazre : Combustion de deux alcanes. 24-09-20 à 13:53

Ah oui , merci

Posté par
Jean55re : Combustion de deux alcanes. 09-11-23 à 19:39

Bonjour à chacun de vous et je vous remercie pour cette opportunité d'échange sur les exercices.

J'ai repris cet exercice et pour le pourcentage en volume le résultat est celui ci P(V1)= 3/56×100=5,36%
Pouvez vous vérifier svp.

Posté par
vanoisere : Combustion de deux alcanes. 10-11-23 à 12:00

Bonjour
Tu as raison ; puisque, à l'état initial, les volumes de propane et de butane représente chacun 6mL pour un volume initial totale de 112mL, le pourcentage volumique de chaque alcane dans le mélange initial est :

P_{v}=\dfrac{6}{112}=\dfrac{3}{56}=5,357.10^{-2}

soit, en arrondissant à deux chiffres significatifs :

P_{v}=5,4\%


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