Combustion de la bougie

Combustion de la bougie

Comprendre la Combustion de la bougie

Une bougie typique est principalement composée de paraffine. La paraffine est un hydrocarbure qui brûle en présence de l’oxygène de l’air, produisant principalement du dioxyde de carbone (CO\(_2\)) et de l’eau (H\(_2\)O). Cet exercice explore la réaction chimique de la combustion de la paraffine et les calculs associés à cette réaction.

Données

  • Composition de la bougie : La bougie est composée de paraffine, un hydrocarbure.
  • Réaction chimique de combustion :

\[ C_{25}H_{52} + 38O_2 \rightarrow 25CO_2 + 26H_2O \]

Cette équation indique que pour chaque mole de paraffine consommée, 38 moles d’oxygène sont nécessaires pour produire 25 moles de dioxyde de carbone et 26 moles d’eau.

  • Consommation d’oxygène : Supposons qu’une bougie, après avoir brûlé pendant une heure, consomme 0,072 moles d’oxygène (O\(_2\)).

Questions à Résoudre:

1. Calcul du nombre de moles de CO\(_2\) produites :

  • Utiliser le rapport stœchiométrique entre l’oxygène consommé et le dioxyde de carbone produit pour déterminer le nombre de moles de CO\(_2\) produites après une heure.

2. Détermination de la masse de CO\(_2\) produite :

  • Sachant que la masse molaire du CO\(_2\) est de 44 g/mol, calculer la masse de dioxyde de carbone produite à partir des moles de CO\(_2\) obtenues.

3. Calcul de la masse d’eau produite :

  • En considérant que la bougie a perdu 2,5 g après une heure, calculer la masse d’eau produite, en supposant que seule la réaction de combustion de la paraffine contribue à la perte de masse de la bougie.

Correction : Combustion de la bougie

1. Calcul du nombre de moles de CO\(_2\) produites

La réaction de combustion est donnée par :

\[ \text{C}_{25}\text{H}_{52} + 38\,\text{O}_2 \rightarrow 25\,\text{CO}_2 + 26\,\text{H}_2\text{O} \]

Cela signifie que 38 moles d’oxygène consommées permettent de produire 25 moles de CO₂.

Pour 0,072 moles d’O\(_2\) consommées, le nombre de moles de CO\(_2\), noté \(n_{\text{CO}_2}\), est calculé avec le rapport stœchiométrique :

\[ n_{\text{CO}_2} = 0,072 \times \frac{25}{38} \]

Calcul :

\[ n_{\text{CO}_2} = 0,072 \times \frac{25}{38} \] \[ n_{\text{CO}_2} \approx 0,072 \times 0,6579 \] \[ n_{\text{CO}_2} \approx 0,0474 \text{ moles} \]

2. Détermination de la masse de CO\(_2\) produite

Pour obtenir la masse de CO\(_2\) produite, on utilise la relation :

\[ \text{Masse} = \text{Nombre de moles} \times \text{Masse molaire} \]

La masse molaire du CO\(_2\) est de 44 g/mol.

Données :
  • \(n_{\text{CO}_2} \approx 0,0474\) moles
  • \(M(\text{CO}_2) = 44\) g/mol
Calcul :

\[ \text{Masse de CO}_2 = 0,0474 \text{ moles} \times 44\,\text{g/mol} \] \[ \text{Masse de CO}_2 \approx 2,0856\,\text{g} \]

On peut arrondir à 2,08 g.

3. Calcul de la masse d’eau produite

On suppose que la perte totale de masse de la bougie après une heure (2,5 g) est due à la combustion de la paraffine qui produit du CO\(_2\) et de l’H\(_2\)O. La masse perdue se répartit donc entre le CO\(_2\) et l’H\(_2\)O.
Étant donné que la masse de CO\(_2\) produite est d’environ 2,08 g, la masse d’eau produite, notée \(m_{\text{H}_2\text{O}}\), se trouve par :

\[ m_{\text{H}_2\text{O}} = \text{Masse totale perdue} – \text{Masse de CO}_2 \text{ produite} \]

Données :
  • Masse totale perdue = 2,5 g
  • Masse de CO\(_2\) produite \(\approx 2,08\) g
Calcul :

\[ m_{\text{H}_2\text{O}} = 2,5\,\text{g} – 2,08\,\text{g} \] \[ m_{\text{H}_2\text{O}} \approx 0,42\,\text{g} \]

Conclusion

  1. Nombre de moles de CO₂ produites : ≈ 0,0474 moles
  2. Masse de CO₂ produite : ≈ 2,08 g
  3. Masse d’eau produite : ≈ 0,42 g

Combustion de la bougie

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