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Ouverture
p. 1-11
1. Constitution et transformations de la matière
Constitution de la matière à l'échelle microscopique et macroscopique
Ouverturep. 12-13
Testez le chapitre 100 % débloqué
Modélisation des transformations de la matière et transfert d'énergie
Ouverturep. 108-109
2. Mouvement et interactions
Mouvement et interactions
Ouverturep. 212-213
3. L'énergie, conversions et transferts
L'énergie : conversions et transferts
Ouverturep. 276-277
4. Ondes et signaux
Ondes et signaux
Ouverturep. 318-319
Méthode
Annexes
Rabats de début
Rabats
Lexique
p. 415
Rabats de fin
Rabats
/ 415
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Chapitre 3
Exercice corrigé

Gaz inodore, attention danger !

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Énoncé
Compétence(s)
RAI/MOD : Modéliser une transformation


en partie par million (ppm) dans l'air (% volumique) Symptôme lors d'une exposition
0,2 0,000 02Aucun symptôme (taux habituel dans l'air)
400 0,04Maux de tête intenses, danger de mort après 3 heures
1 600 0,16Symptômes sévères après 20 min, décès dans l'heure
12 800 1,28Perte de connaissance immédiate, décès en 1 à 3 min
La combustion des hydrocarbures (automobiles, usines, etc.) est souvent incomplète, c'est-à-dire qu'elle s'accompagne de la formation de monoxyde de carbone , substance toxique voire mortelle. On brûle 1,00 kg de carbone dans une cuve fermée remplie d'air d'un volume de 100 m3.

1. Retrouver l'équation bilan correspondant à la combustion incomplète du carbone.

2. Dresser le tableau d'avancement correspondant en supposant le dioxygène en excès. Compléter les deux premières lignes.

3. Calculer l'avancement maximal . En déduire la quantité de monoxyde de carbone formé.

4. L'atmosphère de la cuve constitue-t-elle (à 20 °C, 1 bar) un risque potentiel ?
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Données

  • À 20 °C, 1 bar : le volume molaire des gaz est 24,0 L·mol-1.
  • 12,0 g·mol-1;
  • 16,0 g·mol-1.
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Analyse de l'énoncé
1. La combustion est une réaction avec .

2. Il faut toujours trois lignes dans un tableau d'avancement (état initial, intermédiaire et final).

3. Compléter la dernière ligne du tableau pour trouver .

4. D'après le tableau des risques, il faut déterminer le pourcentage de monoxyde de carbone dans les 100 m3 d'air.
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Solution rédigée
1.

2.
Placeholder pour Tableau: suivi réaction chimique carbone solide + dioxygène gazeux = monoxyde carbone. États initial, intermédiaire et final en moles.Tableau: suivi réaction chimique carbone solide + dioxygène gazeux = monoxyde carbone. États initial, intermédiaire et final en moles.

: mol.

3. En complétant la dernière ligne du tableau (EF), on en déduit mol. Il s'est donc formé mol de .

4. Le volume occupé par une mole de gaz vaut 24,0 L (données).
Par conséquent, L.
Le volume d'air étant de m3 L, le pourcentage de vaut :
.
Décès inévitable ( %).
La toxicité du
À 2 % de dans l'air, l'amplitude respiratoire augmente. À 10 %, peuvent apparaître des troubles visuels, des tremblements et des sueurs. À 25 %, un arrêt respiratoire entraîne le décès.
D'après « Dioxyde de carbone », Wikipedia.org.
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Pour bien répondre
1. Préciser l'état physique (solide, gaz) peut être utile par la suite.

2. Le dioxygène étant en excès, aucun calcul n'est nécessaire. Attention aux coefficients stœchiométriques.

3. se détermine à partir du réactif limitant.

4. Le volume molaire ne s'applique qu'aux gaz.
Rappel : 1 m3 103 dm3 103 L.
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25
Mise en application

1. Reprendre les questions 1., 2. et 3. dans le cas de la combustion complète (formation de dioxyde de carbone à la place du monoxyde de carbone).


2. Calculer le pourcentage de dioxyde de carbone ainsi produit dans l'air. Ce gaz représente-t-il alors un danger ?

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