Combustions

1. Combustion complète

Produit uniquement du CO₂ et de l'H₂O :

\[ \text{Combustible} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]

Exemple (méthane) :

\[ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]
2. Combustion incomplète

Produit du CO et/ou du carbone :

\[ \text{Combustible} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO} + \text{H}_2\text{O} \]
\[ \text{Combustible} + \text{O}_2 \rightarrow \text{C} + \text{H}_2\text{O} \]

Exercice :

Équilibrer l'équation de combustion complète du propane (C₃H₈).

1. Relations stœchiométriques

À partir d'une équation équilibrée, on peut établir des rapports molaires :

\[ \frac{n_{\text{combustible}}}{1} = \frac{n_{\text{O}_2}}{x} = \frac{n_{\text{CO}_2}}{y} = \frac{n_{\text{H}_2\text{O}}}{z} \]

Exemple pour le méthane :

\[ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]
\[ \frac{n_{\text{CH}_4}}{1} = \frac{n_{\text{O}_2}}{2} = \frac{n_{\text{CO}_2}}{1} = \frac{n_{\text{H}_2\text{O}}}{2} \]
2. Calculs de quantités
\[ n = \frac{m}{M} \]

où :

  • \( n \) : quantité de matière (mol)
  • \( m \) : masse (g)
  • \( M \) : masse molaire (g/mol)

Exercice :

On brûle 10 g de méthane (CH₄) en excès d'oxygène. Calculer :

  1. La masse de CO₂ produite
  2. Le volume de O₂ consommé (CNTP)

Données : M(CH₄) = 16 g/mol ; M(CO₂) = 44 g/mol ; Vₘ = 22.4 L/mol

1. Définition

Énergie dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible :

\[ \text{PC} = \frac{E}{m} \quad \text{ou} \quad \text{PC} = \frac{E}{n} \]

Unités :

  • PC massique : J/kg ou kJ/kg
  • PC molaire : J/mol ou kJ/mol
2. Valeurs typiques
Combustible PC massique (MJ/kg) PC volumique (MJ/m³)
Hydrogène (H₂) 141.8 12.7
Méthane (CH₄) 55.5 37.8
Essence 47.3 34.2
Charbon 24-35 -
Bois sec 15-18 -

Exercice :

Un chauffage brûle 0.5 kg de bois (PC = 16 MJ/kg). Calculer :

  1. L'énergie dégagée
  2. La masse de CO₂ produite si 1 kg de bois produit 1.8 kg de CO₂

1. Alcanes

Hydrocarbures saturés - formule générale CnH2n+2

Exemples : CH₄ (méthane), C₂H₆ (éthane), C₃H₈ (propane)

2. Alcènes

Hydrocarbures insaturés avec une double liaison - formule générale CnH2n

Exemples : C₂H₄ (éthylène), C₃H₆ (propène)

3. Alcools

Contiennent un groupe hydroxyle (-OH) - formule générale CnH2n+1OH

Exemples : CH₃OH (méthanol), C₂H₅OH (éthanol)

Reconnaître les familles :
  • Alcane : que des liaisons simples C-C
  • Alcène : présence de C=C
  • Alcool : présence de -OH lié à un C

Exercice :

Classer ces composés : C₄H₁₀, C₃H₆, CH₃CH₂OH, C₂H₂