- Conservation de la masse : La masse totale est conservée dans une réaction chimique
- Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément est constant
- Énergie libérée : La combustion est une réaction exothermique (ΔH < 0)
- Stoechiométrie : Les coefficients stoechiométriques donnent les rapports quantitatifs
Conservation de la masse : Dans une réaction chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits.
- Écrire l'équation chimique équilibrée
- Calculer la masse molaire de chaque espèce
- Multiplier par les coefficients stoechiométriques
- Vérifier que la masse totale est la même des deux côtés
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
M(CH₄) = 16.0 g/mol
M(O₂) = 32.0 g/mol
M(CO₂) = 44.0 g/mol
M(H₂O) = 18.0 g/mol
Réactifs : 1×16.0 + 2×32.0 = 16.0 + 64.0 = 80.0 g
Produits : 1×44.0 + 2×18.0 = 44.0 + 36.0 = 80.0 g
80.0 g (réactifs) = 80.0 g (produits) ✓
La masse totale est conservée dans la réaction de combustion du méthane.
• Conservation : La masse totale est conservée dans toute réaction chimique
• Équilibrage : L'équation doit être équilibrée pour faire le bilan
• Calcul : Utiliser les masses molaires et coefficients stoechiométriques
Énergie de combustion : Quantité d'énergie libérée lors de la combustion d'une mole de substance.
Calculer l'énergie libérée par la combustion de 10.0 g de butane (C₄H₁₀), sachant que ΔcH°(C₄H₁₀) = -2877 kJ/mol.
M(C₄H₁₀) = 4×12.0 + 10×1.0 = 58.0 g/mol
n = m/M = 10.0 g / 58.0 g/mol = 0.172 mol
Q = n × ΔcH° = 0.172 mol × (-2877 kJ/mol) = -495.0 kJ
Le signe négatif indique que l'énergie est libérée (réaction exothermique).
Soit 495.0 kJ d'énergie thermique libérée.
La combustion de 10.0 g de butane libère 495.0 kJ d'énergie thermique.
• Exothermique : ΔH < 0 pour une réaction qui libère de l'énergie
• Proportionnalité : L'énergie dépend de la quantité de réactif
• Unités : Toujours vérifier les unités dans les calculs
Bilan massique complet : Tableau récapitulatif des masses de réactifs et produits avant et après la réaction.
Établir le bilan massique pour la combustion complète de 10.0 g d'éthanol (C₂H₅OH).
C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
M(C₂H₅OH) = 46.0 g/mol
M(O₂) = 32.0 g/mol
M(CO₂) = 44.0 g/mol
M(H₂O) = 18.0 g/mol
n(C₂H₅OH) = 10.0 g / 46.0 g/mol = 0.217 mol
n(CO₂) = 2 × 0.217 = 0.434 mol
n(H₂O) = 3 × 0.217 = 0.651 mol
m(CO₂) = 0.434 mol × 44.0 g/mol = 19.1 g
m(H₂O) = 0.651 mol × 18.0 g/mol = 11.7 g
Le bilan massique montre que la conservation de la masse est respectée.
• Conservation : La masse de chaque élément est conservée
• Stoechiométrie : Les rapports molaires sont respectés
• Calcul : Utiliser les masses molaires pour les conversions
Stoechiométrie : Relations quantitatives entre les réactifs et produits dans une réaction chimique.
Dans la combustion de 20.0 g de propane, on obtient 55.0 g de CO₂. Calculer le rendement.
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
M(C₃H₈) = 3×12.0 + 8×1.0 = 44.0 g/mol
n(C₃H₈) = 20.0 g / 44.0 g/mol = 0.455 mol
Stoechiométrie : 1 mol C₃H₈ → 3 mol CO₂
n(CO₂)théorique = 3 × 0.455 = 1.365 mol
m(CO₂)théorique = 1.365 mol × 44.0 g/mol = 60.1 g
Rendement = (m_expérimentale / m_théorique) × 100%
Rendement = (55.0 g / 60.1 g) × 100% = 91.5%
Le rendement de la combustion est de 91.5%, ce qui est excellent.
• Stoechiométrie : Respecter les rapports molaires
• Rendement : (expérimental / théorique) × 100%
• Calcul : Convertir masses en quantités de matière
Énergie massique : Quantité d'énergie libérée par unité de masse de combustible (kJ/g ou MJ/kg).
Calculer l'énergie massique de combustion de l'octane (C₈H₁₈) sachant que ΔcH° = -5471 kJ/mol.
M(C₈H₁₈) = 8×12.0 + 18×1.0 = 114.0 g/mol
Énergie massique = ΔcH° / M = -5471 kJ/mol / 114.0 g/mol
Énergie massique = -48.0 kJ/g = -48000 kJ/kg
Énergie massique = -48.0 MJ/kg
L'octane a une énergie massique élevée, ce qui en fait un bon combustible.
L'énergie massique de combustion de l'octane est de 48.0 MJ/kg.
• Énergie massique : ΔcH° / M (masse molaire)
• Unités : Convertir selon les besoins (kJ/g, MJ/kg)
• Comparaison : Permet d'évaluer l'efficacité des combustibles
- Quantité de matière : n = m/M
- Énergie libérée : Q = n × ΔH
- Énergie massique : E_m = ΔH/M
- Rendement : η = (m_exp/m_theo) × 100%
- La masse est conservée dans une réaction chimique
- L'énergie de combustion est toujours négative
- La stoechiométrie détermine les rapports quantitatifs
- L'énergie massique permet de comparer les combustibles
- Le rendement mesure l'efficacité d'une réaction
- La conservation de la masse s'applique aux réactions chimiques
- Les coefficients stoechiométriques doivent être des nombres entiers
- La température et la pression affectent les volumes gazeux
- L'énergie de liaison influence l'énergie de combustion
- Les réactions exothermiques libèrent de l'énergie thermique
