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Fiche résumé — Combustion du carbone et des hydrocarbures

Chapitre 3 | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique-Chimie

1. Combustion complète

Le combustible brûle avec un excès de dioxygène. Flamme bleue.

\(\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2\)

Produits : CO\(_2\) (dioxyde de carbone) + H\(_2\)O (eau).

Astuce : Combustion complète = toute l'énergie chimique est libérée.

2. Combustion incomplète

Manque de dioxygène. Flamme jaune-orange, suie noire.

\(2\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow 2\text{CO}\)

Produits : CO (monoxyde de carbone) + C (suie) + H\(_2\)O.

Danger : Le CO est un gaz incolore, inodore et mortel. Environ 300 décès/an en France.

3. Combustion des hydrocarbures

Un hydrocarbure C\(_n\)H\(_m\) ne contient que du carbone et de l'hydrogène.

\(\text{C}_n\text{H}_m + \left(n + \frac{m}{4}\right)\text{O}_2 \longrightarrow n\,\text{CO}_2 + \frac{m}{2}\,\text{H}_2\text{O}\)

Exemples courants :

  • Méthane : \(\text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \to \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}\)
  • Propane : \(\text{C}_3\text{H}_8 + 5\text{O}_2 \to 3\text{CO}_2 + 4\text{H}_2\text{O}\)

4. Ajuster une équation (4 étapes)

1 Écrire : combustible + O\(_2\) → CO\(_2\) + H\(_2\)O
2 Ajuster le carbone (C)
3 Ajuster l'hydrogène (H)
4 Ajuster l'oxygène (O) en dernier
Piège : Toujours vérifier que l'équation est équilibrée (même nombre d'atomes de chaque côté).

5. Énergie thermique libérée

\(E = m \times \text{PC}\)
  • \(E\) en kJ, \(m\) en kg, PC en kJ/kg
  • Bois : 15 000 kJ/kg
  • Méthane : 50 000 kJ/kg
  • Propane : 46 300 kJ/kg
Astuce : Pour convertir en kWh, diviser les kJ par 3 600.

6. CO\(_2\) et effet de serre

Le CO\(_2\) est un gaz à effet de serre. Sa concentration a augmenté de 50 % depuis 1800 (280 → 425 ppm).

  • 1 kg de propane brûlé → 3 kg de CO\(_2\)
  • Le bois est « neutre en carbone » (le CO\(_2\) a été absorbé pendant la croissance de l'arbre)
Piège : Ne pas confondre CO (toxique, mortel) et CO\(_2\) (gaz à effet de serre).

Complète vs incomplète — comment les distinguer ?

Complète
Flamme bleue, pas de dépôt
Produits : CO\(_2\) + H\(_2\)O
Énergie maximale
Incomplète
Flamme jaune, suie noire
Produits : CO + C + H\(_2\)O
Danger : CO mortel