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Chap3 Les combustions. Items Connaissances Acquis Combustion, combustible et co

Chap3 Les combustions. Items Connaissances Acquis Combustion, combustible et comburant. Combustion du carbone. Combustion du méthane. Réactifs et produits. Test du dioxyde de carbone. Combustion et énergie. Danger de certaines combustions. Capacités Questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse. Mettre en œuvre un protocole expérimental. Observer, extraire les informations d’un fait observé. Exprimer à l’écrit ou à l’oral des étapes d’une démarche de résolution. Proposer une représentation adaptée. Suivre un protocole donné. Extraire d’un document (papier ou numérique) les informations relatives aux combustions. Extraire d’un document (papier ou numérique) les informations relatives aux dangers des combustions. I. Qu’est ce qu’une combustion ? AE : Combustion d’une bougie. On réalise successivement les expériences suivantes : 1. Une bougie allumée est laissée à l’air libre. 2. Une bougie allumée est coiffée d’un flacon contenant de l’air. 3. Une bougie allumée est coiffée d’un flacon contenant du dioxygène. 4. Une bougie allumée est coiffée d’un flacon contenant du diazote. Observations : Air libre La bougie brûle tant qu’il reste de la cire. Récipient d’air La bougie s’éteint spontanément au bout d’environ 20s. Récipient de dioxygène La combustion est plus vive (éclaire et chauffe plus). La bougie s’éteint spontanément au bout d’environ 60s. Récipient de diazote La bougie s’éteint instantanément. Conclusion : Une combustion est une réaction chimique entre un comburant et un combustible qui produit de l’énergie (chaleur et lumière). Un combustible est une substance qui peut bruler en présence d’un comburant. Un comburant est une substance (dans l’air c’est le dioxygène) qui permet la combustion d’un combustible. Le triangle du feu montre les trois éléments indispensables pour une combustion. Exercices* : 9p38 : observer, interpréter, prévoir 1. a. La bougie brûle à l’air libre. b. La bougie brûle sous une cloche en verre. c. La bougie est éteinte sous la cloche en verre. 2. Le gaz consommé est le dioxygène. 3. Le gaz qui n’a pas été consommé est le diazote. 4. La bougie s’éteindrait car il n’y a plus de dioxygène sous la cloche. 13p54 comprendre les circonstances d’un incendie 1. C’est le dioxygène. 2. Le bois, le charbon, le papier et l’essence par exemple. 3. S’il manque une des trois conditions, la combustion ne peut pas se produire. 4. Pour éteindre un incendie, il faut supprimer un des trois éléments du triangle du feu. Suppression du combustible : fermeture d'une vanne ou d'un robinet qui alimente la combustion. Suppression du comburant (étouffement) : utilisation d'un extincteur à neige carbonique, d'une couverture. Suppression de la chaleur (refroidissement) : utilisation d'un extincteur à eau pulvérisée. 22p56 : la bougie d’anniversaire Deux composants entrent en jeu dans la bougie : le combustible, constitué d'un type ou l'autre de cire et la mèche, constituée d'un cordon tressé absorbant. La mèche doit être naturellement absorbante, comme un essuie-éponge, ou elle doit avoir une forte action capillaire (comme les mèches en fibre de verre utilisées dans les lampes à huile). Le rôle d'une mèche est d'absorber la cire liquide et de la « pousser vers le haut » pendant que la bougie brûle. Lorsqu’on allume une bougie, on fait fondre la cire dans et autour de la mèche. La mèche absorbe la cire liquéfiée et la pousse vers le haut. La chaleur de la flamme vaporise la cire et c'est cette vapeur de cire qui brûle. La raison pour laquelle la mèche ne brûle pas est que la cire qui passe à l'état de gaz refroidit la mèche et, par ce fait, la protège. La cire est constituée de paraffine. La paraffine est inflammable mais seulement à une température assez élevée. Donc seule la petite quantité de cire à proximité de la mèche est assez chaude pour se vaporiser et brûler ! À l’aide des expériences, on constate qu'un bout de mèche de coton seul peut brûler en quelques minutes et que la paraffine ne brûle pas sans mèche. C’est donc de la « cire gazeuse » qui permet la combustion de la bougie. 24p56 : une bougie parfumée. Propriétés du le liquide: – il doit être inflammable pour pouvoir brûler lorsqu’il monte dans la mèche par capillarité ; – il ne doit pas être volatil pour que le réservoir ne prenne pas feu ; – il doit être facile à trouver et sans danger d’utilisation. Finalement, on fait appel au concept de lampe à huile ou lampe à pétrole. On va rapidement évacuer la lampe à pétrole, qui fait appel à un combustible inflammable et pas facile à obtenir. Dans les lampes à huile, la mèche était faite de fibres végétales (c’est le cas ici de l’orange) ou animales tressées trempant dans un récipient plein d’huile. L’huile brûlant difficilement, elle ne s’enflamme pas dans le réservoir, c’est pourquoi on peut l’utiliser simplement ici. II. La combustion du carbone. Le fusain est obtenu en chauffant le bois d’un arbuste appelé fusain. Ce chauffage à l’abri de l’air, détruit la matière vivante du bois et ne conserve qu’un corps pur appelé « carbone ». Le charbon de bois utilisé pour faire cuire les aliments au barbecue (obtenu par le même procédé à partir d’autre type de bois) est un solide noir essentiellement constitué d’atomes de carbone. AE : combustion du carbone dans le dioxygène. OBJECTIFS : Réaliser la combustion du carbone dans le dioxygène. Identifier les réactifs et le produit de combustion. Écrire le bilan de la transformation chimique. EXPÉRIENCE : Matériel Un morceau de fusain accroché à un support. Un briquet. Un flacon de dioxygène. De l'eau de chaux dans un flacon compte- gouttes. Deux tubes à essais sur support. Une seringue munie d'un tube fin. Durant l’expérience, les cheveux longs doivent être attachés. Protocole a. Versez environ 1 cm d'eau de chaux dans deux tubes à essais. b. Tenez d’une main le couvercle auquel est accroché le morceau de fusain. c. De l’autre main portez à incandescence une extrémité du fusain dans la flamme du briquet. d. Lorsque l'extrémité du fusain est bien rouge, poursuivez la combustion du fusain dans le dioxygène. e. Quand la combustion est terminée, posez avec précaution la main sur le côté du flacon. f. En soulevant légèrement le support du fusain, aspirez le gaz du flacon à l'aide de la seringue munie de son tube fin. g. Faites buller lentement ce gaz dans l'eau de chaux contenue dans un des deux tubes préparés. h. Comparez l'aspect de l'eau de chaux dans les deux tubes à essais. EXPLOITATION DES RÉSULTATS : Observation Le fusain brûle-t-il mieux dans l'air ou dans le dioxygène? Le dioxygène La totalité du fusain est-elle brûlée? NON Pourquoi? Il n’y a plus de dioxygène Qu'avez-vous remarqué en posant la main sur le flacon juste après la combustion? Le flacon est chaud Le gaz provenant de la combustion du fusain a-t-il provoqué un changement de l'eau de chaux? Si oui, lequel? Oui elle est devenue blanche. Quel gaz est responsable de ce changement? Le dioxyde de carbone. Remarque : Le « trouble » obtenu est dû à la, formation d'un précipité de carbonate de calcium solide insoluble, résultat de la réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau de chaux. Attention : si on fait passer du dioxyde de carbone en excès dans l'eau de chaux, après s'être troublée celle-ci redevient limpide. Le carbonate de calcium insoluble se transforme alors en hydrogénocarbonate de calcium soluble. INTERPRETATION : Réactifs et produits : Définitions : Au cours d'une transformation chimique, les substances qui réagissent entre elles et qui disparaissent sont appelées les réactifs, celles qui sont formées sont appelées les produits. Quels sont les deux réactifs dans la combustion du carbone (fusain) ? - Carbone (combustible) - Dioxygène (comburant) Quel est le produit de la combustion du carbone ? - Dioxyde de carbone CONCLUSION Complétez les phrases suivantes. Réaliser une combustion, c'est faire brûler une matière combustible. La combustion du carbone est une transformation chimique : elle se produit entre le carbone et le dioxygène de l'air; ces deux substances sont les réactifs. La combustion du carbone libère de l'énergie thermique encore appelée « chaleur » dans le langage courant. Le produit de cette combustion est du dioxyde de carbone Ce gaz se reconnaît au précipité blanc de carbonate de calcium (calcaire) qu'il forme avec l'eau de chaux. Bilan de la transformation chimique Complétez ci-dessous le bilan de la transformation chimique traduisant la combustion du carbone. On place à gauche de la flèche les noms des réactifs séparés par le signe + et à droite de la flèche le nom du ou des produits. Carbone + Dioxygène dioxyde de carbone. Réactifs Produits. Exercices* : 8p54 : interprète la combustion du carbone dans l’air 1. Les réactifs sont le carbone et le dioxygène de l’air. 2. Dans l’air, il y a du dioxygène, mais dilué avec 78 % de diazote, gaz qui ne permet pas les combustions, ce qui explique que les combustions soient beaucoup moins vives dans l’air que dans le dioxygène pur. Exercices* : 15p55 : combien ? (calcul) 1. Il faut 60 L d’air. 2. Il y a uploads/Industriel/ 4-chimie-chap3.pdf