Chapitre 8 | Première STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Durée : 1 h — Barème : /20 — Calculatrice autorisée
Les réponses doivent être justifiées. Le soin, les unités et l'équilibrage des équations sont notés.
1. Définir combustible et comburant. Citer les trois éléments du triangle du feu. (2 pts)
2. Donner les produits d'une combustion complète, puis ceux qui apparaissent en plus lors d'une combustion incomplète. Préciser le danger principal. (1,5 pt)
3. Pour chaque molécule, donner la famille (alcane/alcène/alcool) et la formule brute : (a) propane \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_3\) ; (b) éthène \(\text{CH}_2\text{=CH}_2\) ; (c) éthanol \(\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-OH}\). (2,5 pts)
1. Le combustible est l'espèce qui brûle ; le comburant est l'espèce qui permet la combustion (le dioxygène \(\text{O}_2\) de l'air). Triangle du feu : combustible, comburant, énergie d'activation. (1 pt + 1 pt)
2. Complète : \(\text{CO}_2\) et \(\text{H}_2\text{O}\). Incomplète : en plus du monoxyde de carbone \(\text{CO}\) et du carbone \(\text{C}\) (suie). Danger : le \(\text{CO}\) est un gaz toxique, inodore et mortel.
3. (a) propane — alcane — \(\text{C}_3\text{H}_8\) ; (b) éthène — alcène — \(\text{C}_2\text{H}_4\) ; (c) éthanol — alcool — \(\text{C}_2\text{H}_6\text{O}\). (0,5 famille + 0,5 formule /2 approx.)
Un barbecue au gaz brûle du propane \(\text{C}_3\text{H}_8\) en combustion complète, avec du dioxygène en excès. On donne \(M(\text{CO}_2) = 44\ \text{g·mol}^{-1}\).
1. Écrire et équilibrer l'équation de la combustion complète du propane. (2,5 pts)
2. Identifier le réactif limitant et justifier. (1 pt)
3. On brûle \(n(\text{C}_3\text{H}_8) = 2{,}0\ \text{mol}\) de propane. Calculer les quantités de matière \(n(\text{CO}_2)\) et \(n(\text{H}_2\text{O})\) formées. (3 pts)
4. En déduire la masse de \(\text{CO}_2\) rejetée dans l'atmosphère (en g puis en kg). (2,5 pts)
1. C : \(3\,\text{CO}_2\) ; H : \(8/2 = 4\,\text{H}_2\text{O}\) ; O à droite : \(3\times2 + 4 = 10\) → \(5\,\text{O}_2\).
Vérif : C : 3 = 3 ; H : 8 = 8 ; O : 10 = 10.
2. Le dioxygène est en excès, donc le propane est le réactif limitant : c'est lui qui fixe les quantités formées.
3. Coefficients : \(1\,\text{C}_3\text{H}_8 \rightarrow 3\,\text{CO}_2\) et \(4\,\text{H}_2\text{O}\).
\(n(\text{CO}_2) = 3 \times n(\text{C}_3\text{H}_8) = 3 \times 2{,}0 = 6{,}0\ \text{mol}\).
\(n(\text{H}_2\text{O}) = 4 \times 2{,}0 = 8{,}0\ \text{mol}\).
4. \(m(\text{CO}_2) = n(\text{CO}_2) \times M(\text{CO}_2) = 6{,}0 \times 44 = 264\ \text{g} \approx 0{,}26\ \text{kg}\).
1. Un poêle au méthane mal aéré réalise une combustion incomplète produisant du monoxyde de carbone et de l'eau. Équilibrer : \(\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO} + \text{H}_2\text{O}\). (2 pts)
2. Citer deux mesures de prévention contre l'intoxication au monoxyde de carbone. (1,5 pt)
3. Le bioéthanol est présenté comme plus « durable » que l'essence. Donner un argument en sa faveur et une limite à cet avantage. (1,5 pt)
1. C : \(1\,\text{CO}\) ; H : \(4/2 = 2\,\text{H}_2\text{O}\) ; O à droite : \(1 + 2 = 3\) → \(\dfrac{3}{2}\,\text{O}_2\). On double :
Vérif : C : 2 = 2 ; H : 8 = 8 ; O : 6 = \(2 + 4 = 6\).
2. Deux mesures parmi : entretien annuel des appareils à combustion ; ventilation des locaux ; installation d'un détecteur de \(\text{CO}\) ; ne pas utiliser d'appareil à combustion en espace clos.
3. Argument : le bioéthanol est renouvelable et la plante a absorbé du \(\text{CO}_2\) en poussant (cycle court du carbone). Limite : sa culture mobilise terres, eau, engrais et énergie (concurrence avec l'alimentation), et sa combustion émet toujours du \(\text{CO}_2\).