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Exercice Sciences Physiques

Posté par
Mimi16
22-02-17 à 12:38

Bonjour,


Je n'arrive pas à réaliser la totalité de l'exercice suivant :


Monsieur Dupont décide d'acheter un chauffage d'appoint qui fonctionne au gaz butane (C4H10).

1) Calculer la masse molaire moléculaire du butane.

2) Écrire la réaction de la combustion complète du butane.

3) En raison d'un mauvais réglage, la combustion du butane devient incomplète. Quelle est une des causes de ce mauvais réglage ?

4) Ecrire l'équation de la combustion incomplète du butane sachant qu'il se forme du monoxyde de carbone et de l'eau.

5) Dans une pièce de 50 m3, le fonctionnement de ce chauffage a consommé une masse de 116 g de butane. Quel est le volume V de monoxyde de carbone produit ?

6) Calculer le pourcentage de monoxyde de carbone par rapport au volume de la pièce.

7) Sachant qu'un pourcentage de 0,1% de monoxyde de carbone tue en 1 h, préciser s'il y a un risque d'intoxication.

Donnée : VM = 24 L/mol



Voici ce que j'ai déjà effectué :

1)

Mbutane = 4 × M (C) + 10 × M (H)
Mbutane= 4 × 12 + 10 × 1
Mbutane = 58 g/mol

2)

C4H10 + O[sub]2 -> CO + H2O

3)

La combustion du butane devient incomplète car le dioxygène est en défaut.

4)

?

5)

n = m / M
n = 116 / 58
n = 2 mol

V = VM / n
V = 24 × 2
V = 48 L

6)

?

7)

?


Dans un premier temps, quelqu'un peut-il me dire si ce que j'ai déjà fait est juste ?


D'avance, je vous remercie de vos réponses.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 22-02-17 à 12:43

RECTIFICATION 2) :

C4H10 + O2 -> CO + H2O

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 22-02-17 à 13:25

Re-bonjour.

Remarque préalable : il faut trouver à vos topics des titres plus évocateurs du contenu. Vous avez posté aujourd'hui deux demandes portant le même titre "Exercice de sciences physiques" ; comme on est sur un site de sciences physiques, toutes les demandes pourraient s'intituler ainsi, imaginez le bazar pour s'y retrouver...
Le thème de cet exercice est ici la combustion du butane, vous auriez donc pu choisir ceci comme titre.

Citation :
RECTIFICATION 2) :

C4H10 + O2 -> CO + H2O
Non, ça ne va pas pour deux raisons...
     -lors d'une combustion complète, il y a formation de dioxyde de carbone CO2.
     -lorsqu'on écrit une équation de réaction, il faut impérativement l'équilibrer.

Vos réponses aux questions 1 et 3 sont correctes.


Revoyez ce qui ne va pas, et on regardera ça ensuite.

A plus.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 22-02-17 à 14:00

Effectivement, mes titres ne sont pas parlants, je ferai en sorte qu'ils le soient davantage.

2)

Dans ma leçon, il est écrit que la combustion complète d'un hydrocarbure, en l'occurrence, butane, dans le dioxygène (O2) donne de l'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).

Je pense que l'équation de réaction doit ressembler à la suivante mais je ne sais pas l'équilibrer :

C4H10 + O2 -> H2O + CO2

Pouvez-vous me guider s'il-vous-plaît ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 22-02-17 à 19:22

Citation :
Dans ma leçon, il est écrit que la combustion complète d'un hydrocarbure, en l'occurrence, butane, dans le dioxygène (O2) donne de l'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).      
Oui, bien sûr. Dans mon premier message, je n'avais mentionné que la rectification CO2 au lieu de CO, mais les formules des autres substances étaient correctes.


Citation :
je ne sais pas l'équilibrer :  C4H10 + O2 -> H2O + CO2    


Il faut équilibrer élément par élément.
Je vais vous expliquer comment équilibrer en élément C, vous ferez le reste du travail.

Dans C4H10, il y a 4 atomes C ; dans CO2, il n'y en a qu'un seul.
Il faudra donc qu'il y ait 4 molécules CO2 dans les produits de la réaction.
Cela va donner :   C4H10 + O2 -> H2O + 4 CO2

Cette écriture n'est qu'une étape intermédiaire, il faut maintenant équilibrer du point de vue des éléments H et O.

À vous de jouer !

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 23-02-17 à 08:57

J'ai cherché l'exemple suivant sur Internet (équation de combustion du propane) et j'ai essayé de m'y appuyer pour équilibrer celle du butane :

Équation de combustion du propane :

C3H8 + O2 -> CO2 + H2O

3 atomes de carbone à gauche et 1 à droite. Il faut donc multiplier par 3 le terme CO2 à droite : C3H8 + O2 -> 3CO2 + H2O
8 atomes d'hydrogène à gauche et 2 à droite. Il faut donc multiplier par 4 le terme H2O à droite : C3H8 + O2 -> CO2 + 4H2O
2 atomes d'oxygène à gauche et (3 × 2) + (4 × 1) = 10 à droite. Il faut donc multiplier par 5 le terme O2 à gauche : C3H8 + 5O2 -> CO2 + H2O

C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O

Équation de combustion du butane :

C4H10 + O2 -> H2O + CO2

4 atomes de carbone à gauche et 1 à droite. Je multiplie donc par 4 le terme CO2 à droite : C4H10 + O2 -> H2O + 4CO2
10 atomes d'hydrogène à gauche et 2 à droite. Je multiplie donc par 5 le terme H2O à droite : C4H10 + O2 -> 5H2O + CO2
2 atomes d'oxygène à gauche et (5 × 1) + (4 × 2) = 13 à droite. Il faudrait donc qu'à gauche, je multiplie O2 par un nombre pour obtenir 13 ?

C4H10 + O2 -> 5H2O + 4CO2

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 23-02-17 à 09:22

Je pense avoir trouvé !

Puisqu'il y a 13 atomes d'oxygène à droite, on multiplie les 2 atomes d'oxygène de gauche par 13. Ce qui donne : C4H10 + 13O2 -> 4CO2 + 5H2O

Maintenant, à gauche, il y a 13 × 2 = 26 atomes d'oxygène et à droite, (4 × 2) + (5 × 1) = 13.

Pour qu'il y en ait autant de chaque côté, je multiplie 4CO2 à droite par 2 et 5H2O à droite par 2 aussi. Ce qui donne C4H10 + 13O2 -> 8CO2 + 10H2O

Maintenant, à gauche, il y a 4 atomes de carbone et à droite, 8 × 1 = 8.

Pour qu'il y en ait autant de chaque côté, je multiplie C4 à gauche par 2. Ce qui donne : 2C4H10 + 13O2 -> 8CO2 + 10H2O

Ai-je réussis ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 23-02-17 à 12:18

C'est très bien !

On peut aussi utiliser des coefficients stœchiométriques fractionnaires et écrire :

C4H10 +13/2 O2 -> 5 H2O + 4 CO2

Mais votre proposition est plus aboutie.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 23-02-17 à 18:30

4) Ecrire l'équation de la combustion incomplète du butane sachant qu'il se forme du monoxyde de carbone et de l'eau.

2C4H10 + 9O2 -> 8CO + 10H2O

Ma réponse à la question 4) ci-dessus est-elle correcte ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 23-02-17 à 18:48

Oui, c'est très bien !

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 11:16

Lors de votre première réponse, vous m'aviez dit que mes réponses aux questions 1 et 3 étaient correctes, sans parler de ma réponse à la question 5. Est-ce parce qu'elle est fausse ?

picard @ 22-02-2017 à 13:25

Vos réponses aux questions 1 et 3 sont correctes.


5) Dans une pièce de 50 m3, le fonctionnement de ce chauffage a consommé une masse de 116 g de butane. Quel est le volume V de monoxyde de carbone produit ?

5)

n = m / M
n = 116 / 58
n = 2 mol

V = VM / n
V = 24 × 2
V = 48 L

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 11:28

Non, ça ne va pas.

Regardez l'équation de la réaction...

Citation :
2C4H10 + 9O2 -> 8CO + 10H2O      
Combien de moles de monoxyde de carbone obtient-on à partir de 2 moles de butane ?

Revoyez votre réponse...

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 11:45

A partir de 2 moles de butane, on obtient 8 moles de monoxyde de carbone ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:03

Oui, c'est bien ça.
Quel volume correspond à ces 8 moles de monoxyde de carbone ?

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:07

V = VM / n
V = 24 / 8
V = 3 L

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:12

Citation :
V = VM / n      
Oh non !
V = n VM

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:14

V = n × VM
V = 8 × 24
V = 192 L

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:18

Oui !
Allez dépêchez vous de finir ça, je vais passer à table...

Pour info : 1 m3 = 103 L

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 12:30

1 m3 = 103 L
50 m3 = 50 000 L

192 / 50 000 = 3,84 × 10-3%

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 13:36

Citation :
1 m3 = 103 L
50 m3 = 50 000 L

192 / 50 000 = 3,84 × 10-3%
Attention, 3.84 10-3 L représente le volume de monoxyde de carbone contenue dans 1 L de l'atmosphère de la pièce ; pour avoir le pourcentage, il faut donner la teneur en CO pour 100 L.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 13:56

Pour trouver la teneur en CO pour 100 L, il faut multiplier 3,84 × 10-3 × 100 ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 14:13

Mais oui, bien sûr !

Je vous explique pourquoi (c'est la technique de la règle de trois)...

50 103 L d'air de la pièce contiennent 192 L de CO
1 L d'air de la pièce en contiendra 50 103 fois moins, càd 192 / 50 103 L
100 L  d'air de la pièce en contiendront 100 fois plus, càd 100 192 / 50 103 L

Cette dernière valeur représente donc le pourcentage de CO dans l'air de la pièce.


Si vous préférez le produit en croix...

192 L de CO dans 50 103 L d'air
x L de CO dans 100 L d'air

    50 103 x = 192 100

     x = 192 100 / 50 103

OK ?

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 14:46

OK !

Donc x = 192 × 100 / 50 × 103 = 384 000 L

Dans la question 6), on demande le pourcentage.

Faut-il tout simplement remplacer L par % ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 15:27

Citation :
Donc x = 192 × 100 / 50 × 103 = 384 000 L
Revoyez votre calcul !!!     (Vous avez du taper 10-3 au lieu de 103).

La quantité de CO pour 100 L d'air représente évidemment le pourcentage de CO dans l'air ; x % de machin signifie x machins dans 100 machins !!!

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 16:40

Pourtant, non.

J'ai bien tapé 192 × 100 / 50 × 103 ce qui, sur ma calculatrice, donne 384 000.

Si je tape 192 × 100 / 50 × 10-3, j'obtiens 0,384.

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 17:11

Citation :
J'ai bien tapé 192 × 100 / 50 × 103 ce qui, sur ma calculatrice, donne 384 000.
En fait, vous utilisez mal votre calculatrice...

Le calcul à effectuer est : \dfrac{192 \times 100}{50 \times 10^3} mais, compte tenu de la règle de priorité des opérations de votre calculatrice, vous avez effectué le calcul suivant :  \dfrac{192 \times 100}{50} \times 10^3

Essayez de refaire ce calcul en tapant : 192 × 100 / (50 × 103)

Votre calculatrice doit comporter une touche permettant d'écrire les puissances de dix afin d'éviter de telles erreurs.
Indiquez moi la marque et le modèle de votre engin et j'essaierai de vous indiquer la procédure à suivre.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 17:27

Lorsque je tape 192 × 100 / (50 × 103), je trouve 0,384.

Ma calculatrice est une CASIO fx-92 Collège 2D +.

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 17:44

D'accord, je l'ai trouvée sur la toile...

Pour entrer les nombres en écriture scientifique, il suffit d'utiliser la touche [10x] ; elle se trouve au milieu de la rangée du bas (si l'image que j'ai est bien celle du modèle que vous avez en main)

Par exemple, pour écrire 50 103, il suffit de taper : [5][0][10x][3]

En utilisant cette touche, les parenthèses sont inutiles.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:07

Je vous remercie !

Donc, la réponse à la question 6) est-elle bien la suivante ?

192 × 100 / 50 × 103 = 0,384%

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:09

Oui, c'est bien ça.

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:27

Je ne comprends pas la dernière question.

7) Sachant qu'un pourcentage de 0,1% de monoxyde de carbone tue en 1 h, préciser s'il y a un risque d'intoxication.

Pouvez-vous, une fois de plus, m'éclairer ?

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:35

Réfléchissez un peu !

Quand le pourcentage de CO dans l'atmosphère est supérieur à 0.1 %, il y a un risque mortel à respirer cet air.

Ici, le pourcentage de CO est 0.384 %, qu'en pensez vous ?

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:38

Je pense que le pourcentage de CO de 0,384% est mortel car il est supérieur à 0,1%.

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 18:51

Bonne réponse !

Posté par
Mimi16
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 19:14

La question me semblait tellement simple que je me disais que quelque chose de plus compliqué devait s'y cacher. C'est pour cette raison que je pensais ne pas la comprendre.

Mille mercis pour votre aide, vos conseils et ce que j'en ai appris !

Sans vous, je ne serais pas parvenue à effectuer l'intégralité de mes exercices.

C'était un plaisir de travailler avec vous.

Au revoir et à une prochaine fois j'espère...

Posté par
picard
re : Exercice Sciences Physiques 24-02-17 à 19:18

Merci pour votre gentillesse et à bientôt.



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