Les combustions

Exercice 1 — Vocabulaire et définitions
1. Définition d'une combustion
Une combustion est une transformation chimique (réaction chimique) au cours de laquelle un combustible (corps qui brûle : carbone, méthane, bois…) réagit avec un comburant (le dioxygène, O₂). Cette réaction dégage de l'énergie sous forme de chaleur et souvent de lumière.

2. Deux conditions nécessaires

• La présence d'un combustible (corps capable de brûler).
• La présence du comburant (dioxygène, O₂).

Exercice 2 — Bilans des combustions
1. Combustion complète du carbone
Réactifs → Produit :
C + O₂ → CO₂
Le carbone (combustible) réagit avec le dioxygène (comburant) pour former du dioxyde de carbone.

2. Combustion complète du méthane
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Le méthane réagit avec deux molécules de dioxygène pour former une molécule de dioxyde de carbone et deux molécules d'eau (vapeur d'eau).

3. Vérification de la conservation des atomes d'oxygène

• À gauche (réactifs) : 2 O₂ = 4 atomes d'oxygène
• À droite (produits) : CO₂ contient 2 atomes d'O + 2 H₂O contient 2 × 1 = 2 atomes d'O → 2 + 2 = 4 atomes d'oxygène

Exercice 3 — Tests de détection des produits
1. Détection du dioxyde de carbone (CO₂)
Protocole : On fait barboter les gaz issus de la combustion dans de l'eau de chaux [solution d'hydroxyde de calcium, Ca(OH)₂].
Résultat attendu : L'eau de chaux se trouble (elle devient blanche et laiteuse). Ce trouble indique la présence de CO₂.
Si l'eau de chaux reste limpide, le CO₂ est absent.

2. Détection de l'eau (H₂O)
Réactif utilisé : le sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche) — ou le papier chlorure de cobalt (bleu).
Observation attendue :

• Le sulfate de cuivre anhydre bleuit au contact de l'eau.
• Le papier chlorure de cobalt passe du bleu au rose.

Exercice 4 — Conservation de la masse
1. Loi de conservation de la masse (loi de Lavoisier)
Lors d'une transformation chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits :
m(réactifs) = m(produits)
Les atomes sont conservés : ils se réorganisent pour former de nouvelles molécules, mais leur nombre ne change pas.

2. Calcul de la masse de CO₂ produite
Bilan : C + O₂ → CO₂
D'après la loi de conservation de la masse :
m(CO₂) = m(C) + m(O₂)
m(CO₂) = 24 g + 64 g = 88 g
La combustion complète de 24 g de carbone avec 64 g de dioxygène produit 88 g de CO₂.

3. Enceinte ouverte et balance
Non, on ne peut pas observer directement la conservation de la masse sur une balance dans une enceinte ouverte. Le CO₂ produit est gazeux et s'échappe dans l'atmosphère : la masse mesurée après la réaction paraît diminuée. La loi de Lavoisier reste vraie, mais il faut tenir compte du CO₂ qui s'est dispersé dans l'air.

Exercice 5 — Combustion incomplète et sécurité
1. Combustion complète vs incomplète

• Combustion complète : le dioxygène est en excès. Le combustible est entièrement transformé. Les produits sont le dioxyde de carbone (CO₂) et l'eau (H₂O). Flamme bleue, sans suie.
• Combustion incomplète : le dioxygène est insuffisant. Le combustible n'est pas entièrement oxydé. Il se forme du monoxyde de carbone (CO) et de la suie (carbone non brûlé). Flamme jaune, fumée noire.

• Ventiler les pièces où se trouvent des appareils à combustion (chaudière, chauffe-eau, poêle) : ouvrir régulièrement les fenêtres et ne jamais obstruer les grilles d'aération.
• Installer un détecteur de monoxyde de carbone dans le logement pour être alerté en cas de présence de CO, et faire entretenir annuellement les appareils à combustion par un professionnel.