Les réactions de combustion

Les êtres humains utilisent l’énergie libérée au cours de certaines réactions chimiques. Cette énergie peut être libérée sous forme d’énergie thermique, en particulier lors des réactions de combustion.

I Combustion et combustibles

Une combustion est une transformation chimique d’oxydoréduction qui s’accompagne toujours d’une hausse de température du milieu extérieur : c’est une réaction exothermique.

Pour qu’une combustion se réalise, il doit y avoir contact entre 2 réactifs : le combustible (corps qui brûle) et le comburant (corps qui aide à brûler). Ces 2 réactifs doivent aussi recevoir une énergie suffisante de l’extérieur. Les combustibles usuels peuvent être solides (bois, charbon), liquides (pétrole, fuel) ou gazeux (méthane, butane). Le comburant est généralement le dioxygène O2.

Repère
Mot clé

Lors d’unecombustion complète, tout le carbone est transformé en dioxyde de carbone. Il se forme également de l’eau. Une combustion incomplète forme en plus de l’eau et du dioxyde de carbone, du carbone et du monoxyde de carbone.

II Réaction de combustion des alcanes et des alcools

La réaction de combustion d’un alcane ou d’un alcool correspond à une réaction d’oxydoréduction entre l’espèce organique considérée et le dioxygène. Il se forme du dioxyde de carbone et de l’eau. Ces réactions s’effectuant à des températures élevées, les réactifs et les produits sont considérés comme étant à l’état gazeux.

Combustion d’un alcane, les couples mis en jeu sont CnH2n+2/CO2 et O2/H2O :

Exemple : combustion de l’éthane :${\text{C}}_2{\text{H}}_{6\left(\text{g}\right)}+\frac{7}{2}{\text{O}}_{2\left(\text{g}\right)}\to 2 {\text{CO}}_{2\left(\text{g}\right)}+3 {\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{(g)}}$

Combustion d’un alcool, les couples mis en jeu sont CnH2n+1OH/CO2 et O2/H2O :

Exemple : combustion de l’éthanol : C2H5OH(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g)

1 Écrire l’équation de réaction d’une combustion

On fait brûler du propanol dans l’air, il subit alors une combustion complète.

a. Quels sont les réactifs et quels sont les produits de cette combustion ?

b. Écrire l’équation de réaction ajustée de cette combustion.

Repère
Conseils

a. Identifiez le combustible et le comburant. Toutes les combustions complètes ont 2 produits en commun.

b. Utilisez les demi-équations redox avec les couples CnH2n+2 / CO2 et O2 / H2O..

solution

a. Réactifs : propanol et dioxygène ; produits : dioxyde de carbone et eau.

b. Les couples mis en jeu sont C3H7OH / CO2 et O2 / H2O :

2 Identifier la famille chimique du combustible d’une combustion

Le début de l’équation d’une réaction de combustion a été effacé :

……… +$+\frac{13}{2}{\text{O}}_2\to 4{\text{CO}}_2+5 {\text{H}}_2\text{O}$ O2 → 4 CO2 + 5 H2O

a. Déterminer si le combustible est un alcool ou un alcane.

b. Donner la formule chimique du combustible.

conseils

a. Comparez les coefficients stœchiométriques de l’équation proposée aux formules des coefficients stœchiométriques données en fonction de n pour les combustions des alcanes et des alcools dans le cours.

b. À partir de la formule chimique théorique et du coefficient stœchiométrique du dioxyde de carbone, écrivez la formule du combustible.

solution

a. Si le combustible est un alcane, on aura $\frac{3n+1}{2}=\frac{13}{2}$ et si c’est un alcool,

on aura $\frac{3n}{2}=\frac{13}{2}$. Ici n = 4, donc 3n + 1 = 13 et 3n = 12, donc le combustible

est un alcane.

b. Un alcane a une formule brute de la forme : CnH2n + 2. D’après la question précédente n = 4, donc le combustible a pour formule brute : C4H10.