Alban du Plessis Séquence 3 : combustion

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Séquence 3 : Combustions et transformations chimiques Classe de quatrième

Objectifs de la séquence 3 :

- Connaître : o la combustion du carbone o la combustion du méthane

- Savoir : o que lors d’une combustion, des réactifs sont consommés pour former

des produits o qu’une combustion libère de l’énergie o que certaines combustions peuvent être dangereuses o qu’une combustion est une transformation chimique o que la masse totale est conservée lors d’une transformation chimique

- Comprendre et connaître l’écriture d’une réaction chimique Voir aussi votre manuel pages 48 à 55 et 62 à 69 Rappels (ce que vous savez déjà)

- Un gaz est composé de molécules - Vous savez faire un test à l’eau de chaux (mise en évidence du C02) - Vous savez faire un test au sulfate de cuivre anhydre (mise en évidence de l’eau) - Lors d’un changement d’état, la masse se conserve

Définition

- Atome : très petite particule constituant la matière. Les molécules sont constituées d’atomes.

- Bilan (d’une transformation) : écriture d’une transformation chimique dans laquelle figure les noms des réactifs et les noms des produits.

- Carburant : substance qui contient une matière combustible (ex : gazole, essence)

- Comburant : dans une combustion, le comburant est le dioxygène. Il réagit avec le combustible.

- Combustion : transformation chimique entre un combustible et le dioxygène. - Formule : indique le type et le nombre d’atomes constituant une molécule

(ex : CO2 : dioxyde de carbone : deux atomes d’oxygène et un atome de carbone ).

- Produit : corps qui se forme lors d’une transformation chimique. - Réactif : corps qui réagit et disparaît lors d’une transformation chimique.

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Réflexion

Si je retourne un verre sur une bougie allumée, celle-ci fini par s’éteindre. Pourquoi ?

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La combustion du carbone

Expérience : combustion du carbone dans l’air et dans le dioxygène pur. Protocole :

- prenons un morceau de fusain (c’est du charbon et donc du carbone) - plaçons le dans une flamme puis à l’air libre - observons - plaçons le maintenant dans un flacon rempli de dioxygène - observons

Schéma : Observations :

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Analyse :

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Test à l’eau de chaux : Dans le récipient ayant contenu le dioxygène et après avoir réalisé la combustion du carbone, introduisons un peu d’eau de chaux. Observations :

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Analyse :

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Faire exercice 3 page 58 Faire exercice 12 page 60

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La combustion du butane

Expérience : combustion du butane Protocole :

- prenons un réchaud à gaz (il contient du butane) - allumons le - plaçons un dispositif permettant d’aspirer les gaz issus de la combustion. Ce

dispositif fait passer ces gaz sur du sulfate de cuivre anhydre puis dans de l’eau de chaux

- observons Schéma : Observations :

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Analyse : Nous savons que le sulfate de cuivre anhydre devient bleu en présence d’eau et que

l’eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone.

Donc, …………………………………………………………………………………………

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Donc, …………………………………………………………………………………………

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Remarque : On peut mettre également en évidence la production d’eau lors de la combustion du butane en faisant condenser la vapeur sur une surface froide : il se forme alors de la buée.

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Faire exercice 5 page 58

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Les points essentiels à retenir sur la combustion

La combustion du carbone est une transformation chimique au cours de laquelle :

- les réactifs (carbone et dioxygène) disparaissent - un produit (dioxyde de carbone) se forme

Le bilan de la combustion s’écrit :

Carbone + dioxygène à dioxyde de carbone

Réactifs à produit La combustion du butane est une transformation chimique au cours de laquelle :

- les réactifs, le butane (combustible) et le dioxygène (comburant), sont consommés

- les produits, le dioxyde de carbone et l’eau, sont formés Le bilan de cette réaction s’écrit :

Butane + dioxygène à dioxyde de carbone + eau

Réactifs à produits

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Le triangle du feu

Lire le paragraphe sur le triangle du feu page 57 du manuel et répondre aux questions suivantes : Question 1 : reproduire le triangle du feu Question 2 : pour un briquet, quels sont les trois éléments du triangle du feu ?

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Question 3 : en quoi consiste un contre-feu ?

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Les combustions dangereuses

Certaines combustions sont dangereuses et notamment : - les combustions explosives - les combustions incomplètes

Les combustions explosives peuvent avoir lieu lorsque le mélange d’un gaz combustible et de dioxygène s’enflamme dans un milieu confiné (exemples : dihydrogène dans un tube à essais, fuite de gaz dans un immeuble…) Les combustions incomplètes : Lorsque la quantité d’air et donc de dioxygène est insuffisante, la combustion est incomplète. Il se forme alors des produits combustibles comme le carbone (noir de carbone) et le monoxyde de carbone.

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Voir paragraphe « le monoxyde de carbone » page 56 du manuel et répondre aux questions suivantes : Question 1 : pourquoi le monoxyde de carbone est-il dangereux ?

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Question 2 : la production de monoxyde de carbone est-elle le résultat d’une

combustion complète ou incomplète ?

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Question 3 : quelles sont les deux principales causes d’émission de monoxyde de

carbone.

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Question 4 : Quels sont les symptômes pouvant alerter sur la présence de

monoxyde de carbone ? Que faut-il alors faire ?

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Représentation des atomes et des molécules

On représente les atomes par des symboles (une ou deux lettres) et on les modélise par des boules. Par exemple, on a :

Type d’atome Symbole Modèle Hydrogène H

oxygène O

carbone C

Les molécules sont constituées d’atomes liés entre eux. On représente les molécules par une formule : on écrit le symbole de chaque type d’atomes en indiquant leur nombre en indice. On peut représenter une molécule par une boule unique comme on l’a fait dans le modèle moléculaire (voir chapitre précédent) ou bien par un ensemble de boules où chaque boule représente un atome constituant la molécule.

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Par exemple, on a : Molécule Formule Modèle

dihydrogène H2

dioxygène O2

eau H2O

Dioxyde de carbone CO2

Méthane

CH4

Butane C4H10

Remarque : on indique le nombre d’atome de chaque type en indice mais si ce nombre est 1, on ne l’indique pas. Ainsi, on écrit CO2 et non pas C1O2 pour le dioxyde de carbone. Faire exercice 2 page 72 Modèle

Nom Formule Equation bilan de la réaction

Au cours d’une transformation chimique, les atomes des réactifs s’associent dans un ordre différent pour donner les produits. On note le sens de la réaction avec une flèche : Réactifs à Produits La combustion du carbone dans le dioxygène produit du dioxyde de carbone, cette transformation est modélisée par l’équation de réaction :

C + O2 à CO2 Ce que l’on peut aussi représenter avec un modèle :

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Ou encore, on peut écrire : Remarque : Dans une équation de réaction, les coefficients sont choisis pour indiquer qu’il y a conservation du nombre d’atome de chaque nature. Ainsi, la réaction de combustion du méthane s’écrit :

CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O Une molécule de méthane réagit avec deux molécules de dioxygène pour former une molécule de dioxyde de carbone et deux molécules d’eau. On peut compter : Coté réactifs Coté produits Hydrogène Oxygène Carbone Faire exercice 5 page 72

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Conservation de la masse lors d’une transformation chimique

Expérience :   L’acide chlorhydrique réagit avec la craie pour former entre autres du dioxyde de carbone. Prenons une balance, une bouteille contenant de l’acide chlorhydrique et un morceau de craie. Pesons l’ensemble : ……………… Mettons le morceau de craie dans la bouteille, fermons là, attendons la fin de la réaction et pesons à nouveau l’ensemble. On mesure : ………………

On constate donc ……………………………………………………………………………

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Schéma : Au cours d’une transformation chimique, la masse des produits formés est égale à la masse des réactifs consommés. La masse se conserve. La conservation de la masse est due à la conservation du nombre d’atomes de chaque type. Faire exercice 14 page 74

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A retenir :

- le test à l’eau de chaux permet de mettre en évidence le dioxyde de carbone - le test au sulfate de cuivre anhydre permet de mettre en évidence l’eau - une combustion est une réaction chimique - une combustion libère de l’énergie - le dioxygène est le comburant de toute combustion - la combustion du carbone produit du dioxyde de carbone - la combustion du butane produit du dioxyde de carbone et de l’eau - lors des combustions incomplètes, il se forme du monoxyde de carbone très

toxique - les molécules sont constituées d’atomes - on peut représenter les atomes par des boules et donc les molécules par des

assemblages de boules - lors d’une réaction chimique il y a conservation du nombre d’atomes de

chaque type - lors d’une réaction chimique, il y a conservation de la masse

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QCM d’entrainement : Vrai Faux Le dioxyde de carbone ravive l’incandescence d’un morceau de fusain On met en évidence le dioxyde de carbone grâce au test à l’eau de chaux On met en évidence la présence d’eau grâce au test au sulfate de cuivre anhydre Le dioxygène est le comburant de toute combustion La combustion du carbone produit de l’eau La combustion complète du butane produit du monoxyde de carbone La combustion incomplète du butane produit du noir de carbone Lors d’une réaction chimique les atomes sont modifiés Lors d’une réaction chimique, les molécules sont modifiées Les atomes sont constitués de molécules Lors d’une réaction chimiques, les réactifs sont consommés et les produits sont formés

Lors d’une réaction chimique, la masse se conserve Lors d’une réaction chimique, il y a conservation du nombre d’atomes de chaque nature

Lors d’une réaction chimique, il y a conservation du nombre de molécules Dans l’aspirine qui a pour formule C9H8O4, il y a 9 atomes de carbone

Fin