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Combustion du propane

Posté par
Howard75
01-12-22 à 01:32

Bonjour à toutes et à tous 🙂

Je poste aujourd'hui sur ce forum afin de vous demander si les réponses que je propose à l'exercice suivant sont bonnes ou non.

Merci à celles et ceux qui prendront le temps de me lire et de me corriger ! 😁

ÉNONCÉ DE L'EXERCICE

Un récipient contient 3,5 moles de propane (C_{3}H_{8}) sous pression.
Rappels : _{6}^{12}C ; _{1}^{1}H ; _{8}^{16}O

1) Donner la représentation développée de la molécule.
2) Calculer la masse molaire du propane.
3) En déduire la masse m de propane contenue dans le récipient.
4) Écrire et équilibrer l'équation de combustion complète du propane.
5) Déterminer la quantité de matière de dioxyde de carbone émise lors de cette
combustion.
6) Calculer la masse molaire du dioxyde de carbone.
7) En déduire la masse de dioxyde de carbone rejetée lors de la combustion des 3,5 moles de propane.
8) Citer le principal inconvénient de ce gaz.
9) L'énergie de combustion du propane est égale à \Delta_{c}H^{0} = 46,4 MJ.kg^{-1}.
a) Exprimer cette valeur en kJ.mol^{-1}.
b) Calculer l'énergie produite lors de la combustion de la totalité.
c) Cette énergie à permis d'augmenter de 60 °C la température d'une masse d'eau (de capacité massique c_{eau} = 4180 J.kg^{-1}.°C^{-1}) avec un dispositif dont le rendement est estimé à 75 \%.
On rappelle la formule de l'énergie d'élévation de température d'un fluide : E= m \times c \times \Delta\Theta
Calculer la masse d'eau chauffée.

MES RÉPONSES

1)

Représentation développée de la molécule de propane :

HHH
|||
HCCCH
|||
HHH


2)

La masse molaire du propane est égale à :

M_{propane} = 3\times 12 (g.mol^{-1}) + 8 \times 1 (g.mol^{-1}) = 36 + 8 = 44 g.mol^{-1}

3)

La masse m de propane contenue dans le récipient est égale à :

m_{propane} = n_{propane} \times M_{propane} = 3,5 (mol) \times 44 (g.mol^{-1}) = 154 g

4)

L'équation de combustion du propane est la suivante :

C_{3}H_{8} +5 O_{2} \rightarrow 3 CO_{2} +4 H_{2}O

5)

La quantité de matière de dioxyde de carbone émise lors de cette combustion est égale à :

n_{dioxyde de carbone} =3 \times n_{propane} =3 \times 3,5 (mol) = 10,5 mol

6)

La masse molaire du dioxyde de carbone est égale à :

M_{dioxyde de carbone} =12 (g.mol^{-1}) + 2 \times 16 (g.mol^{-1}) = 12 + 32 = 44 g.mol^{-1}

7)

La masse de dioxyde de carbone rejetée durant la combustionde 3,5 moles de propane est égale à :

m_{dioxyde de carbone} = n_{dioxyde de carbone} \times M_{dioxyde de carbone} = 10,5 (mol) \times 44 (g.mol^{-1}) = 462 g

8)

Le principal inconvénient du propane est qu'il libère une grande quantité de dioxyde de carbone qui est un puissant gaz à effet de serre.
Il libère une masse de dioxyde de carbone égale à 3 fois sa propre masse.

9)

a)

\Delta_{c}H^{0} = 46,4 MJ.kg^{-1}
\Delta_{c}H^{0} = 46,4 kJ.g^{-1}
\Delta_{c}H^{0} = 46,4 (kJ.g^{-1}) \times 44 (g.mol^{-1})
\Delta_{c}H^{0} = 2041,6 kJ.mol^{-1}

b)

L'énergie produite lors de la combustion 3,5 moles de proprane est égale à :

E_{propane} = \Delta_{c}H^{0} \times n_{propane} = 2041,6 (kJ.mol^{-1}) \times 3,5 (mol) = 7145,6 kJ

c)

La masse d'eau théorique chauffée est égale à :

m_{eau chauffee theorique} = \frac{E_{propane}}{c_{eau} \times \Delta\Theta} = \frac{7145,6 \times 10^3}{4180 \times 60} (\frac{J}{J.kg^{-1}.C^{-1}.C} ) = 28, 5 kg

Comme le dispositif de chauffage a un rendement de 75\%, la masse réelle d'eau chauffée est :

m_{eau chauffee reelle} = 0,75 \times m_{eau chauffee theorique} = 0,75 \times 28,5 (kg) = 21,4 kg

Posté par
odbugt1
re : Combustion du propane 01-12-22 à 10:11

Bonjour,

Tout est bon !

Posté par
Howard75
re : Combustion du propane 01-12-22 à 10:39

Ma réponse à la question 9)c) est également bonne ?
Le raisonnement est bon ? C'est comme ça qu'on procède ? On calcule d'abord la masse théorique chauffée et ensuite on applique le pourcentage de rendement pratique pour obtenir la masse réelle chauffée ?

Merci de ton aide odbugt1 ! 😉

Posté par
odbugt1
re : Combustion du propane 01-12-22 à 10:54

Oui, on peut procéder comme tu l'as fait.

On peut aussi considérer que sur les 7145,6 kJ produits par la combustion du propane il n'a été transmis à l'eau que 0,75*7145,6 = 5359,2 kJ ( Le reste étant cédé à l'environnement )
On a alors m = 5359,2 . 103 / ( 4180 * 60 ) = 21,4 kg

Ou bien  peut utiliser la définition du rendement :
= Energie reçue par l'eau / Energie produite par la combustion



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