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Combustion d'un alcane

MessagePosté: Jeu 16 Avr 2015 10:42
par Marco
Bonjour, je dois répondre à cet énoncé :

L'essence est composée de 70% d'heptane et de 30% d'octane? Lors d'une combustion complète d'alcane, il y a émission de CO2. Calculer la quantité nécessaire pour émettre 38kg de CO2 en considérant que la combustion de l'essence est complète.

Je suis habitué à faire cet exercice dans l'autre sens,( calculer le CO2 émis) ,en fait je vois comment il faut faire mais la masse volumique des alcanes n'est pas donnée dans l'énoncé, hors je ne vois comment résoudre la question sans cette donnée.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Jeu 16 Avr 2015 16:14
par SoS(12)
Bonjour Marco,

La quantité demandée peut être donnée en mol, et vous n'avez alors pas besoin de la masse volumique des alcanes.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Lun 20 Avr 2015 10:08
par Marco
Bonjour, merci pour votre réponse.

J'ai un doute sur la marche à suivre, mais après avoir vérifié d'une autre manière ça l'a l'air de coller.

Heptane : C7H16 Octane : C8H18

C7H16 + 11 O2 --> 7 CO2 + 8 H2O
C8H18 + 25/2 O2 --> 8 CO2 + 9 H2O

Je converti le CO2 en mol : 38000/44 = 863,6 mol.

70% (863,6) = 604 mol
30% (863,6) = 259 mol

1/7 C7H16 --> 1 CO2 et 1/8 C8H18 --> 1 CO2

donc n(C7H16)= 604/7 = 86,2 mol et n(C8H18)= 259/8= 32,3 mol

Il faut donc 86,2 mol d'heptane et 32,3 mol d'octane pour produire 38kg de CO2.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Lun 20 Avr 2015 10:53
par SoS(29)
Bonjour.
D'abord quelques petits commentaires.

Au sujet des équations des réactions de combustion.
Par convention, les coefficients "stœchiométriques" utilisés pour "équilibrer" certains disent ajuster l'équation afin de respecter la conservation des éléments chimiques doivent être entiers (les plus petits entiers possibles)
Ce qui donne donc \(2{ C }_{ 8 }{ H }_{ 18 }+25{ O }_{ 2 }\rightarrow 16{ CO }_{ 2 }+18{ H }_{ 2 }0\)
Évidemment, cela ne va pas changer vos calculs, car il s'agit de suites (de nombres) proportionnelles : la suite (1 ; 25/2 ; 8 ; 9) est proportionnelle à la suite (2 ; 25 ; 16 ; 18).

Éviter :
Je converti le CO2 en mol : 38000/44 = 863,6 mol.

Écrivez plutôt que vous déterminez la quantité de matière de \({ CO }_{ 2 }\).
Et écrivez par exemple le résultat sous forme d'équation du type \(n({ CO }_{ 2 })=863,6\quad mol\)

Maintenant poursuivons, avec une erreur d'interprétation au sujet des 70%.
Vous écrivez :
70% (863,6) = 604 mol
30% (863,6) = 259 mol

Ce qui est erroné : car si il y a bien 70% d'heptane et 30% d'octane cela ne conduit pas que dans la production 70% de \({ CO }_{ 2 }\) soit due à la combustion de l'heptane et 30% par celle de l'octane. En effet pour une mole d'heptane il y a production de 7mol de dioxyde de carbone et pour une mole d'octane il y a production de 8 mol de dioxyde de carbone. En conséquence la proportion de \({ CO }_{ 2 }\) à cause de la combustion de l'octane sera certainement un peu plus grande que 30%.
De plus lorsque l'énoncé précise :
L'essence est composée de 70% d'heptane et de 30% d'octane?

S'agit-il de proportion en masse ou en quantité de matière ?
Ce qui évidemment change beaucoup.
Le plus simple devant l'ambiguité de l'énoncé est de considérer qu'il s'agit d'une proportion en quantité de matière.

Un piste : considérez qu'il y a \(0,7\times n\) d'heptane et \(0,3\times n\) mol d'octane.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Lun 20 Avr 2015 15:34
par Marco
On a déjà fait l'exercice plusieurs fois en classe mais dans le sens inverse. On partait d'un volume d'essence, on déterminait les différents pourcentages de ce volume et les quantités de matière correspondant à ces pourcentages,à partir de ça on calculait la quantité de CO2 émise.
Nous n'avons pas les données de masse volumique mais mon prof m'a dit que c'était à nous de les chercher, donc je peux les utiliser.

Pour moi il faut résoudre : n(CO2) = 7x + 8y x et y étant le nombre de moles d'heptane et d'octane

Je sais que x = m(heptane)/100 et y= m(octane)/114

Mais cela me rajoute des inconnues dans mon système.

Pour résumer : je sais que j'ai 863,6 mol de CO2 émises ,cette quantité provient de 7 n (heptane)+ 8 n (octane) , ces 2 dernières quantités proviennent de 0,7 et 0,3 fois la quantité initiale d'essence. J'ai l'impression qu'il me manque un élément pour progresser.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Lun 20 Avr 2015 18:42
par SoS(29)
Re.
Pour moi il faut résoudre : n(CO2) = 7x + 8y x et y étant le nombre de moles d'heptane et d'octane

Je sais que x = m(heptane)/100 et y= m(octane)/114


Non, ce n'est pas la bonne démarche pourquoi deux inconnues x et y alors les quantités de matière x et y sont liées.
Vous n'avez pas utilisé l'indice.
Reprenons.
Imaginons qu'il ait n mole d'essence soit \(0,7\times n\) mol d'heptane et \(0,3\times n\) mol d'octane.

On doit déterminer le nombre de moles n d'essence.

D'après l'équation et les coefficients stœchiométriques :
Les 0,7 mol d'heptane (réactif limitant qui donc est entièrement consommé) produisent 7 fois plus de \({ CO }_{ 2 }\) soit \(4,9\times n\)
Et les 0,8 mol d'octane produisent 8 fois plus de \({ CO }_{ 2 }\) soit \(2,4\times n\).
On a donc \(4,9\times n\quad +\quad 2,4\times n\quad =7,3\times n\) mol de \({ CO }_{ 2 }\)
Donc \(7,3\times n=863,6\).
Je vous laisse continuer …

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Mar 21 Avr 2015 10:23
par Marco
Bonjour et merci pour votre réponse, je n'aurais pas trouvé sans vous.

On a donc : n=863,6/7,3 = 118,3 mol d'essence

0,7 x 118,3 = 82,81 mol d'heptane
0,3 x 118,3 = 35,49 mol d'octane

M(heptane) = 100g/mol
M(octane)=114g/mol

m(heptane)= 82,8 x 100 = 8280g
m(octane) = 35,5 x114 = 4047g

V (octane) = 4,047/0,703 = 5,75 L
V(heptane) = 8,280/0,684= 12,1 L

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Mar 21 Avr 2015 12:30
par SoS(29)
Re.
Tous cela est correct.
Je suppose que vous avez trouvé les valeurs des masses volumiques dans l'énoncé ou sur un site.
À propos du volume.
V (octane) = 4,047/0,703 = 5,75 L
V(heptane) = 8,280/0,684= 12,1 L

N'oubliez pas qu'il s'agit d'un mélange et que le volume d'essence contenu dans le réservoir est donc d'environ 12,1+5,6 soit 17,7 L

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Mar 21 Avr 2015 15:15
par Marco
Merci beaucoup, merci beaucoup pour votre aide, ça n'est pas un problème facile quand on ne l'a jamais fait.

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Mar 21 Avr 2015 15:29
par SoS(29)
Re.
C'est exact, cependant vous avez, il me semble, bien compris la "petite" erreur d'interprétation de l'énoncé.
N'hésitez pas à revenir sur le forum

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Sam 8 Juin 2019 13:53
par Yann - 3°A
Bonjour, je dois répondre à la question suivante: Une transformation chimique s'interprète au niveau microscopique comme une redistribution des atomes. Illustrer cette redistribution des atomes dans le cas de la combustion du carburant; suite à la formule suivante: C7H16 + 11 O2 → 8 H2O + 7 CO2.
Je dois rendre ce sujet type brevet pour le mardi 11 juin 2019. Merci de répondre au plus vite!!!

Re: Combustion d'un alcane

MessagePosté: Ven 12 Juil 2019 22:03
par SoS(4)
Bonsoir Yann,
le 11 juin est passé depuis longtemps....
N'oubliez pas que ce forum est là pour vous aider dans vos recherches et non pour répondre à votre place.
A la rentrée peut-être !

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