bilan tp combustion

BILAN-TP
1S
THEME COMPRENDRE / FORME ET CONSERVATION DE L’ENERGIE
ENERGIE DE COMBUSTION DE LA PARAFINE
NOM : .........................
PRENOM
: ...................
CLASSE
: .............
DATE
: .................................
I. La manipulation : les résultats des mesures
masse de la canette masse d'eau température initiale masse initiale de la bougie température finale masse finale de la bougie mb(g) 16,0 m eau(g) 149,0 θi(°C)
9,7 mi bougie 10,7 θf(°C)
30,0 mf bougie 10,4 données
données: Notation (unité) ceau (J.g-­‐1) capacité thermique massique de l'eau capacité thermique massique de l'aluminium chaleur massique de changement d'état (solide==> vapeur) énergie de combustion molaire de la paraffine théorique valeur 4,18 -­‐1
calu (J.g ) 0,90 Leau (J.g-­‐1) 1,,42.103 Etheo (kJ.mol-­‐1) 1,53.104 IV Exploitation des résultats 1) Énergie de combustion a)
Exprimer puis calculer, la masse m2, de paraffine ayant brulé. -­‐ en joules m2(bougie ) = mi(bougie ) − m f (bougie )
m2(bougie ) = 10,7 −10,4
m2(bougie ) = 0,3g
b)
Exprimer, à l’aide des données, l’énergie Eth3 libérée par la combustion de la paraffine. -­‐ en joules €
E Th 3 = meau .c eau (θ f − θ i ) + malu .c alu (θ f − θ i ) + m2(bougie ) .L
(
)
E Th 3 = meau .c eau (θ f − θ i ) + mb .c alu (θ f − θ i ) + mi(bougie ) − m f (bougie ) .L
E Th 3 = 149,0. × 4,18 × (30,0 − 9,7) +16,0 × 0,90 × (30,0 − 9,7) + (10,7 −10,4 ) × 1,42.10
€ c)
E Th 3 = 13,4.10 3 J
-­‐ en kilojoule E Th 3 = 13,4kJ P=
€
En déduire une expression du pouvoir calorifique P de la paraffine, c’est à dire l’énergie, exprimée en kJ.kg-­‐1, libérée par la combustion de 1,0 kg de paraffine ; puis la calculer €
3
E Th 3
m2
m2 = 0,3.10 −3 kg
13,4
3
−1
P=
−3 = 4,5.10 kJ.kg
0,3.10
d)
En supposant que la paraffine constituant la bougie est essentiellement constituée d’un alcane de formule brute C25H52, exprimer puis calculer, l’énergie E, exprimée en kJ.mol-­‐1, libérée par la combustion d’une mole de paraffine E Th 3
n2
m2
n2 =
M parafine
E=
E Th 3 ⋅ M parafine
E=
m2
A.N : vu les unités demandées du résultat attendu on exprime les masses en kg , les masses molaires en kg.mol-­‐1 , les énergies en kJ €
E=
e)
€
13,4 × 352.10 −3
0,3.10 −3
E = 1,57.10 4 kJ. mol −1
Comparer, la valeur trouvée expérimentalement à celle fournie par les tables, à savoir E = 1,53.104kJ.mol-­‐1 exprimer l’écart relatif entre la valeur trouvée et la valeur attendue et l’exprimer en pourcentage ΔE représente l’écart entre la valeur expérimentale et la valeur théorique ΔE = E (exp) − E théorique €
l’écart relatif e est l’écart rapporté à la valeur théoriquement attendue e=
€
ΔE
E théorique
=
E (exp) − E théorique
E théorique
soit en pourcentage e=
€
1,57.10 4 −1,54.10 4
1,54.10 4
× 100 = 2,6% f)
Proposer des explications permettant de justifier la différence entre cette valeur est celle obtenue expérimentalement. Comment pourrait-­‐on alors améliorer le protocole ? ............................................................................................................................................................................................ €
............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................ 2) Masse de dioxyde de carbone libérée Comment définit-­‐on une réaction de combustion ?.............................................................................................. ............................................................................................................................................................................................
a)
Quels sont les produits formés au cours de cette réaction ? Comment pourrait-­‐on les mettre en évidence ? .......................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................................ b)
Écrire l’équation de la combustion complète de la paraffine et établir, en complétant le tableau d’avancement, de la combustion d’une mole de paraffine équation de la réaction état -­‐système avancement état initial état interm. état final 0 x x = xmax c)
+ ⎯→ + Quantités en mol En déduire la masse m de dioxyde de carbone produite par la combustion d’une mole de paraffine............................................................................................................................................................................. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................................................