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Les combustions, sources d'énergie

La réaction de combustion est à la base de l'abondante utilisation des hydrocarbures comme combustibles. Lorsque cette réaction est complète, l'hydrocarbure est entièrement transformé en gaz carbonique et en eau. Pour les alcanes, l'équation générale de cette réaction s'écrit :

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → n CO2 + (n+1) H2O

Il y a dégagement de chaleur traduit par une enthalpie standard de réaction ∙ΔH° négative d'environ - 150 kcal par mole de groupe CH2, à laquelle il faut ajouter 60 à 70 kcal pour les deux C-H des extrémités de la chaîne. Ainsi, la chaleur de combustion du méthane est de -212,8 kcal/mol et celle du butane - 688 kcal/mol.

Contexte : lorsque la combustion incomplète, il se forme une quantité non négligeable de monoxyde de carbone CO, gaz très toxique, qui est une des causes principales de pollution atmosphérique grave dans les grandes agglomérations et d'accidents dans les habitations utilisant des foyers mal ventilés. En présence de CO, l'hémoglobine (Hb) du sang est transformée en carboxyhémoglobine HbCO qui n'est plus apte à transporter l'oxygène nécessaire au métabolisme des cellules ce qui peut entraîner la mort.

Contexte : la qualité d'une essence, constituée essentiellement d'octanes C8H18, dépend de son contenu (appelé indice d'octane) en l'un des 18 isomères possibles, le 2,2,4-triméthylpentane ou isooctane à chaîne ramifiée. Les autres isomères sont beaucoup moins efficaces dans les moteurs à explosion ; un de ceux-ci est d'ailleurs solide (le 2,2,3,3- tétra méthylbutane) et ne pourrait donc pas être utilisé comme carburant automobile dans les conditions de fonctionnement de nos véhicules actuels. En outre, les alcanes à chaîne linéaire (le n-octane, par exemple) entraînent un cognement du moteur et une perte de puissance à cause de leur allumage prématuré dans les cylindres. On accroît artificiellement l'indice d'octane des essences par addition d'hydrocarbures à chaîne très ramifiée, et de plomb tétraéthyle, (C2H5)4Pb. Le caractère très toxique de ce composé qui contamine les gaz d'échappement, a conduit à des réglementations nouvelles pour la réduction et même la suppression de l'utilisation de dérivés du plomb dans l'essence.

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Combustion LPG

On brûle complètement 1 L d'un mélange gazeux de propane et de butane (LPG) en présence d'une quantité exactement stœchiométrique d'oxygène. On obtient 3,5 L de dioxyde de carbone gazeux et de l'eau liquide. En supposant que ces deux hydrocarbures et le dioxyde de carbone sont des gaz obéissant à la loi des gaz parfaits et que les volumes mentionnés ont été ramenés à la même pression et à la même température, quelle est la proportion des deux hydrocarbures dans le mélange de départ?

Très bienPour les gaz parfaits, les volumes sont proportionnels aux nombres de moles.Votre réponse a été sauvegardée.Vérifier votre réponse

Voir aussi les questions des Olympiades de Chimie, 1ère et 2ème épreuves : problèmes 2-1989, 1-1990 ; questions 4-1990, C5-2005, 8-2007, III-2010