CONSTITUTION ET TRANSFORMATION DE LA MATIERE CH9 REACTIONS DE COMBUSTION LE POUVOIR CALORIFIQUE D’UNE BOUGIE corrigé
1°) Masse de paraffine ayant brulé mb =mbf- mbi = 10,57- 10,06 = 0,51 g
2°) Énergie reçue par la masse d’eau ainsi que l’énergie reçue par la canette pour passer de Ti à Tf. (On considère que la Ti de la canette identique à celle de l’eau.)
Q1 = (meauCeau +macierCacier) (Tf - Ti) = (150,0 x 4,18 + 29,95x 0,90 ) (40,3 -11,1) = 1,83.104 J =19,1 kJ Formule p156 du manuel
3°) On admet que le système est thermiquement isolé et que toute l’énergie fournie par la bougie est transférée à la canette et à l’eau.
a) Énergie libérée par cette combustion en précisant le principe appliqué.
D’après le principe de conservation de l’énergie, toute l’énergie de combustion de la bougie est transférée à l’eau et la canette
Ecomb + Q1 = 0 E comb = - Q1 = - 19,1 kJ (on obtient une énergie négative car c’est une énergie fournie) b) Énergie libérée par la combustion de 1,0 g de paraffine.
E’ = Ecomb / mb= - 19,1 /0,51 = - 37,5 kJ.g-1
c) Énergie thermique libérée par la combustion complète d’une mole de paraffine en kJ.mol-1 ou pouvoir calorifique P
M C25H52 = 25 X 12,0 + 52 X 1,0 = 352 g.mol-1
P = I E’ I = 37,5.103 X 352 = 13,2.106 J.mol-1 =13,2 MJ.mol-1
d) Un calcul thermodynamique permet d’évaluer cette énergie de combustion en estimant l’énergie nécessaire pour rompre les liaisons de la molécule. On trouve E =43,3 kJ.g-1 (ou 15,3 MJ.mol-1) Comparer cette valeur à la valeur expérimentale. Faites un calcul de pourcentage d’erreur. Donner au moins 3 raisons qui peuvent expliquer la différence.
(43,3 - 37,5) / 43,3 X 100 = 13 % ou bien (15,3 - 13,2) /15,3 X 100 = 13 % Les raisons qui expliquent la différence de résultats :
Toute l’énergie n’est pas transmise à la canette et à l’eau, il y a des pertes de chaleur dans l’atmosphère La canette n’est pas un calorimètre qui limite les échanges de chaleur avec l’extérieur.
Les mesures ne sont pas très précises
On n’a pas tenu compte de la chaleur latente de fusion de paraffine dans les énergies reçues.
Q2 = mb x L = 0,51 x 1,42.103 = 0,72 kJ.g-1 ce qui donne Ecomb = 19,8 kJ E’=- 38,9 kJ.g-1 P =13,7 MJ.mol-1 ce qui ramène le pourcentage d’erreur à 10 %
La présence d’un dépôt noir sur le fond de la canette montre que la combustion n’est pas forcément complète.
e) Les énergies de changement d’état sont pour la paraffine de 100 kJ.mol-1 Comparer cette valeur à l’énergie de combustion et donner une explication en justifiant par le type de liaisons qui entrent en ligne de compte.
Dans le cas d’un changement d’état ce sont les liaisons hydrogène et de Van der Waals qui sont rompues.
Dans le cas de la combustion ce sont des liaisons covalentes. Donc l’énergie pour rompre ces liaisons est beaucoup plus importante.
4°) Équation de combustion complète de la paraffine
5°) Établir puis compléter le tableau d’avancement relatif à la combustion d’une mole de paraffine.
En déduire la masse m de dioxyde de carbone produite par la combustion complète d’une mole de paraffine
