Chapitre 3 | Première Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Chimie – Combustion | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 4 mai 2026, 16:30
M. Bertrand est artisan menuisier à Grenoble. Il chauffe son atelier avec un poêle à bois alimenté par les chutes de bois récupérées de sa production. Depuis quelques jours, il remarque que la vitre du poêle est couverte de suie noire et que la fumée sortant du conduit est grise foncée au lieu d'être quasi transparente. Un collègue lui a offert un détecteur de monoxyde de carbone (CO), dont il relève les valeurs chaque matin.
| Observation | Il y a un mois | Aujourd'hui |
|---|---|---|
| Couleur de la flamme | Bleue avec pointes jaunes | Jaune-orange vif |
| Vitre du poêle | Propre, transparente | Couverte de dépôts noirs |
| Couleur de la fumée | Quasi transparente | Grise foncée |
| Température atelier | Confortable (20 °C) | Moins chaud (même bois) |
| Jour | [CO] (ppm) | Seuil d'alarme |
|---|---|---|
| Lundi | 8 | 50 ppm (alarme du détecteur) |
| Mardi | 15 | |
| Mercredi | 22 | |
| Jeudi | 35 | |
| Vendredi | 42 |
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (combustion), §3 (équation chimique) et §4 (sécurité) de la leçon Ch03.
a) Identifier le combustible et le comburant dans la situation de M. Bertrand.
b) D'après le document 4, quel est le produit d'une combustion complète du carbone ?
a) Le combustible est le bois (assimilé au carbone). Le comburant est le dioxygène O₂ de l'air.
b) Le produit de la combustion complète du carbone est le dioxyde de carbone (CO₂).
Écrire l'équation de la combustion complète du carbone et vérifier qu'elle est équilibrée.
$$\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2$$
Vérification :
L'équation est bien équilibrée.
En comparant les deux colonnes du document 2 :
a) Identifier les indices d'une combustion devenue incomplète.
b) Expliquer pourquoi la température de l'atelier est plus basse aujourd'hui, alors que la quantité de bois est la même.
a) Indices d'une combustion incomplète :
b) Lors d'une combustion incomplète, toute l'énergie chimique du bois n'est pas libérée sous forme de chaleur. Une partie du carbone reste sous forme de suie (C) et de monoxyde de carbone (CO) au lieu de se transformer en CO₂. Bilan : moins de chaleur produite pour la même quantité de bois.
Quand il manque de dioxygène, le carbone brûle de façon incomplète et produit du monoxyde de carbone (CO).
Écrire l'équation de la combustion incomplète et vérifier qu'elle est équilibrée. Indice : 2 C + 1 O₂ → ?
$$2\,\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\,\text{CO}$$
Vérification : Carbone 2 ↔ 2 ✓ ; Oxygène 2 ↔ 2 ✓.
L'équation est bien équilibrée.
M. Bertrand brûle 10 kg de chutes de bois par jour en combustion complète.
a) Calculer la masse de CO₂ produite par jour (1 kg bois → 1,8 kg CO₂).
b) Calculer la masse de CO₂ produite par mois (20 jours ouvrés).
a) m(CO₂)jour = 10 × 1,8 = 18 kg de CO₂ par jour.
b) m(CO₂)mois = 18 × 20 = 360 kg de CO₂ par mois.
Sur la saison de chauffe (5 mois) : 360 × 5 = 1,8 t CO₂. À comparer avec les émissions d'une voiture diesel : ~ 2 t CO₂/an. Le poêle à bois équivaut à une voiture en saison.
Note : ce CO₂ est considéré comme « biosourcé » s'il provient de bois renouvelable (arbre qui repousse capte autant de CO₂ qu'il en libère en brûlant).
Observer les relevés du détecteur de CO (Doc 3).
a) Décrire l'évolution de [CO] au cours de la semaine.
b) Si la tendance se poursuit, à quel moment le seuil d'alerte 50 ppm sera-t-il atteint ?
c) Pourquoi [CO] augmente-t-il jour après jour ?
a) [CO] augmente chaque jour : 8 → 15 → 22 → 35 → 42 ppm. Augmentation moyenne ~ 8-10 ppm/jour.
b) Vendredi : 42 ppm. Avec +8 ppm/jour, le seuil 50 ppm sera atteint dès le lendemain (samedi) ou lundi. Situation urgente, agir immédiatement.
c) La combustion devient de plus en plus incomplète (poêle s'encrasse, arrivée d'air diminue, conduit obstrué) → davantage de CO produit. Et la ventilation insuffisante de l'atelier ne permet pas d'évacuer ce gaz qui s'accumule.
L'équation de combustion complète est C + O₂ → CO₂.
a) Calculer M(CO₂).
b) D'après l'équation, 1 mol C (= 12 g) produit 1 mol CO₂ (= 44 g). En déduire la masse de CO₂ produite par 1 kg de carbone pur.
c) La donnée du Doc 4 indique 1,8 kg de CO₂ par kg de bois. Pourquoi cette valeur est-elle inférieure à celle calculée en (b) ?
a) M(CO₂) = 12 + 2 × 16 = 44 g/mol.
b) 12 g de C → 44 g de CO₂. Donc 1 000 g (1 kg) de C → 1 000 / 12 × 44 = 3 667 g ≈ 3,7 kg de CO₂.
c) Le bois n'est pas du carbone pur. Il contient aussi de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'eau et des minéraux. La proportion de carbone dans le bois sec est de ~ 50 %. C'est pourquoi 1 kg de bois ne produit que 1,8 kg de CO₂ (vs 3,7 kg pour 1 kg de C pur).
Vérification : si bois ≈ 50 % carbone, 1 kg bois = 0,5 kg C → 0,5 × 3,7 = 1,85 kg CO₂ ≈ 1,8 kg ✓.
Rédiger une fiche de consignes de sécurité (5-6 lignes) à afficher à côté du poêle. Doit contenir :
Signes d'alerte : flamme jaune-orange, dépôts de suie sur la vitre, fumée grise/noire au conduit. → combustion incomplète.
Danger : production de monoxyde de carbone (CO), gaz incolore, inodore et mortel. Cause : maux de tête, vertiges, perte de connaissance, mort.
Mesures immédiates si alarme CO : (1) aérer l'atelier (portes et fenêtres ouvertes), (2) éteindre le poêle, (3) évacuer si symptômes, (4) appeler le 18 ou 112.
Prévention : ramonage du conduit obligatoire 1×/an (NF DTU 24.1), vérifier l'arrivée d'air du poêle, maintenir le détecteur CO en bon état (changer pile 1×/an), ne jamais obstruer les bouches de ventilation.
Pourquoi le CO est-il aussi dangereux à si faible concentration (50 ppm seuil) ?
Le CO se fixe sur l'hémoglobine du sang à la place de l'O₂, formant la carboxyhémoglobine (HbCO). Or l'affinité du CO pour l'hémoglobine est 250 fois plus forte que celle de l'O₂.
Conséquence : même à très faible concentration dans l'air, le CO « gagne » la compétition avec l'O₂ et bloque le transport de l'oxygène vers les organes (cerveau, cœur, muscles).
Effets selon la concentration :
En France, le CO est responsable de ~ 100 décès et 4 000 intoxications par an (Santé Publique France 2024). Premier gaz toxique en termes de mortalité domestique.
Le détecteur de CO est obligatoire dans tout logement chauffé au bois ou au fioul depuis l'arrêté du 17 mars 2008. Pile à changer 1×/an, capteur à remplacer tous les 5-7 ans.