Au programme de ce chapitre
- I. Combustion complète et incomplète
- II. Le pouvoir calorifique
- III. Combustibles et environnement
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Une combustion est une réaction entre un combustible (qui brule) et un comburant, le plus souvent le dioxygène de l'air. Elle est exothermique : elle libère de l'énergie (chaleur, lumière).
- Combustion complète d'un hydrocarbure (assez de dioxygène) : il se forme du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O. Flamme bleue.
- Combustion incomplète (manque de dioxygène) : il se forme aussi du monoxyde de carbone CO et du carbone (suie). Flamme jaune qui noircit.
Un exemple corrigé
Exemple
- Méthane : CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
- Propane : C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
- Butane : 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O (on obtenait 132 O2 : on a tout multiplié par 2)
- Octane (essence) : 2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
Lexique
- combustible
- substance qui brule en libérant de l'énergie
- comburant
- substance qui permet la combustion, en général le dioxygène
- pouvoir calorifique
- énergie libérée par la combustion complète d'un kilogramme de combustible
- exothermique
- qui libère de l'énergie vers l'extérieur
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — des coefficients fractionnaires dans l'équation finale. En pondérant C2H6, on trouve d'abord 72 O2. Une équation bien écrite n'a que des coefficients entiers : on multiplie tout par 2 et on obtient 2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O.
Piège — croire que la masse de CO<sub>2</sub> ne peut pas dépasser celle du combustible. Bruler 1 kg de propane produit environ 3 kg de CO2. Il n'y a pas de contradiction : les atomes d'oxygène viennent du dioxygène de l'air, qui est aussi consommé. La masse totale des réactifs est égale à celle des produits.
Attention Le monoxyde de carbone CO est incolore, inodore et très toxique : il prend la place du dioxygène sur l'hémoglobine du sang. Une chaudière ou un chauffe-eau mal entretenu, ou un local mal aéré, peut en produire. D'où l'entretien des appareils et le détecteur de CO.
L'astuce du prof
Astuce. Pondère toujours l'oxygène en dernier. Compte d'abord tous les atomes O à droite : s'ils sont en nombre impair, double l'hydrocarbure avant de répartir les O en O2.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Trois combustions complètes à pondérer
Écris l'équation de la combustion complète : a) du pentane C5H12 ; b) de l'éthène C2H4 ; c) de l'hexane C6H14.
Voir la correction
Je commence par le carbone, puis l'hydrogène, et je termine par l'oxygène. a) C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O (10 + 6 = 16 atomes O). b) C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O (4 + 2 = 6 atomes O). c) Pour l'hexane, il faut 6 CO2 et 7 H2O, soit 19 O : on double, d'où 2 C6H14 + 19 O2 → 12 CO2 + 14 H2O.
Exercice 2 — Une bonbonne de butane
Une bonbonne de butane contient 13 kg de gaz (PC = 46 MJ/kg). a) Quelle énergie libère la combustion complète de tout le gaz ? b) Quelle masse de bois sec (PC = 16 MJ/kg) faudrait-il bruler pour libérer la même énergie ?
Voir la correction
Utilisons E = m × PC. a) E = 13 × 46 = 598 MJ. b) La masse de bois est m = E / PC = 59816 ≈ 37 kg. Pour la même énergie, il faut donc presque trois fois plus de bois, qui a un pouvoir calorifique bien plus faible.