Aurelie nov 2001
le propane C3H8. le méthane CH4. 

Le propane est commercialisé sous forme liquide. La bouteille contient 7 kg de propane et a un volume de 10 L.

  1. Quelle est la masse volumique du propane liquide ?
  2. Quelle est la masse volumique du propane gazeux ?
    -Ce gaz est-il plus dense que l'air ?
  3. Quel volume de gaz (CNTP) peut libérer cette bouteille ?
  4. Quel est le volume d'air nécessaire à la combustion totale du volume de propane contenu dans la bouteille?
  5. Quelle masse d'eau obtient-on en faisant brûler totalement 1 L de propane gazeux ?

 

corrigé
masse volumique (kg / m3)du liquide :

10 L = 0,01 m3. ( 1000 L= 1m3)

masse (kg) / volume (m3) = 7 /0,01 = 700 kg /m3

masse volumique (kg / m3)du gaz :

cette masse volumique dépend de la température et de la pression

dans les conditions normales de température et de pression le volume molaire d'un gaz est 22,4 L = 0,0224 m3.

masse molaire du propane C3H8 : 12*3+8 = 44 g/mol = 0,044 kg / mol

0,044 / 0,0224 = 1,96 kg/m3.

densité d'un gaz par rapport à l'air d = masse molaire (g/mol) / 29 = 44/29 = 1,51

le propane est plus dense que l'air

volume de gaz :

Quantité de matière (mol)= masse (g) / masse molaire (g/mol) = 7000 /44 = 159 mol

volume (L) = volume molaire (L/mol) fois Qté de matière (mol) = 22,4*159 = 3562 L.

combustion :

C3H8 + 5 O2 donne 3 CO2 + 4H2O

Qté de matière de dioxygène : 5*159 = 795 mol

volume O2 : 22,4*795 = 17 800 L = 17,8 m3.

l'air contient en volume environ 20% de dioxygène.

17,8*5 = 89 m3 d'air.

à partir de 1L de propane gaz :

1 /22,4 = 0,0446 mol = 44,6 mmol propane

donc 4*0,044,6 = 0,178 mol d'eau

masse molaire de l'eau : 18 g/mol

masse d'eau : 18*0,178 =3,21 g.

exercice 2

Le méthane CH4 (g) et le propane C3H8 (g) sont utilisés comme combustibles domestiques. Méthane (gaz naturel) et propane (bouteille)

Equations : CH4 + 2 02 => CO2 + 2 H20

C3H8 + 5 02 => 3 C02 + 4 H2O

  1. Sachant qu'une bouteille de propane contient 15,0 kg de gaz liquéfié, calculer les masses d'eau et de dioxyde de carbone formées lorsqu'on brûle tout le gaz contenu dans la bouteille.
  2. Pendant les 4 mois froids de l'année, un abonné consomme 1 500 m³ de méthane (son volume molaire : 24,0 L/mol)
    - Masse de méthane brûlé ?
    - Quels volumes de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau ont été produits ?
    - Quel volume de dioxygène a été nécessaire pour assurer la combustion ?
    - A quel volume d'air cela correspond-il sachant que l'air contient environ un cinquième de dioxygène en volume ?
corrigé
masse molaire : propane : 3*12+8=44 g/mol ; CO2 : 12+2*16=44 g/mol ; H2O : 2-16=18 g/mol ; CH4 : 12+4 = 16 g/mol

masse (g) / masse molaire =15 000 / 44 = 341 mol propane

donc d'après les coefficients de l'équation bilan

4*341 = 1364 moles d'eau ou 1364*18 = 24,5 kg eau

donc 3*341 = 1023 moles CO2 ou 1023*44 = 45 kg CO2.

1 m3 = 1000 L ;

volume (L) / volume molaire des gaz(L/mol)= 1500 *1000 / 24 = 62500 mol méthane

soit 62500*16 = 1000 kg.

donc d'après les coefficients de l'équation bilan 62500 mol CO2

62500*44 = 2750 kg.

donc 2*62500 = 125 000 mol eau ou 125000*18 =2250 kg eau

125000 mol O2

volume (L) = Qté de matière (mol) * volume molaire des gaz (L/mol) : 125000*24 = 3 000 m3

volume d'air : 3000*5 = 15 000 m3.

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