Les hydrocarbures
Exercice 1
MOTS CROISES
Composé contenant seulement du carbone et de l'hydrogène.
HYDROCARBURE
Principal constituant du gaz naturel et du gaz naturel liquéfié $(GNL)$
METHANE
Principal composant du gaz de pétrole liquéfié $(GPL)$
PROPANE
Premier terme des alcynes
ACETYLENE
Hydrocarbure saturé, appelé autrefois paraffine
ALCANE
Carbure éthylénique, appelé également oléfine
ALCENE
Hydrocarbure insaturé appelé carbure acétylénique
ALCYNE
Hydrocarbure saturé employé comme combustible.
BUTANE
Hydrocarbure gazeux éthylénique dérivé du propane de la série des paraffines.
PROPENE
Hydrocarbure incolore et inodore, hautement inflammable utilisé pour alimenter les chalumeaux de soudure
ETHYNE
Qui ne peut se dissoudre.
INSOLUBLE
Qui a la propriété de s'enflammer facilement.
INFLAMMABLE
Carburant obtenu par raffinage du pétrole brut, surtout utilisé en aviation
KEROSENE
Matériau synthétique dérivé du pétrole brut
PLASTIQUE
Entourage habituel
ENVIRONNEMENT
Dégradation de l'environnement par des substances, des déchets
POLUTION
Qui a lieu quand la quantité de comburant est insuffisante pour permettre la réaction complète
INCOMPLETE
Huile minérale d'origine naturelle composée d'une multitude de composés organiques, essentiellement des hydrocarbures
PETROLE
Procédé industriel qui permet de transformer le pétrole brut en différents produits finis
RAFFINAGE
Tout corps qui se présente à l'état de fluide expansible et compressible
GAZ
Liquide inflammable, issu de la distillation du pétrole, utilisé comme carburant
ESSENCE
Exercice 2
Complète le texte suivant :
Un hydrocarbure est un composé moléculaire formé uniquement d'atome de $\ldots\ldots\ldots$ et d' $\ldots\ldots\ldots$ ceux sont de composés que l'on note $\ldots\ldots\ldots$
Les alcanes sont des hydrocarbures de formule brutes $\ldots\ldots\ldots$ $n$ représente le nombre d'atomes de $\ldots\ldots\ldots$ dans la molécule.
Le nom d'un alcane comporte la terminaison $\ldots\ldots\ldots$
Les alcènes sont des hydrocarbures de formule générale $\ldots\ldots\ldots$ $n$ représente le nombre d'atomes de $\ldots\ldots\ldots$ dans la molécule $(n\text{ est un entier naturelle }n\geq 2).$
Le nom d'un alcène comporte la terminaison $\ldots\ldots\ldots$
Les alcynes sont des hydrocarbures de formule générale $\ldots\ldots\ldots$ $n$ représente le nombre d'atomes de carbone dans la molécule $(n\text{ est un entier naturelle }n\geq 2)$
Le nom d'un alcane comporte la terminaison $\ldots\ldots\ldots$
L'acétylène est un $\ldots\ldots\ldots$
Exercice 3
1. La formule générale d'un alcane est :
a. $C_{n}H_{2n}$
b. $C_{n}H_{2n}$
c. $C_{2n}H_{2n}$
d. $C_{2n}H_{2n^{+2}}$
2. Les formules suivantes correspondent elles à des alcanes ?
a. $C_{6}H_{14}$
b. $C_{7}H_{14}$
c. $C_{4}H_{10}$
d. $C_{8}H_{12}$
3. Les hydrocarbures peuvent contenir de l'oxygène dans leur formule brute.
a. vrai
b. faux
3. Quel est le composant principal des gaz naturels ?
a. le butène
b. le butane
c. le méthène
d. le méthane
4. Les alcanes liquides sont-ils miscibles dans l'eau ?
a. oui
b. non
5. Les hydrocarbures sont-ils combustibles ?
a. oui
b. non
6. Les hydrocarbures saturés sont nommés les :
a. alcènes
b. aromatiques
c. alcanes
d. alcynes
Exercice 4
Équilibre ces équations suivantes :
1. $C_{4}H_{10}+O_{2}\longrightarrow\, CO_{2}+H_{2}O$
2. $C_{3}H_{6}+O_{2}\longrightarrow\,CO_{2}+H_{2}O$
3. $C_{5}H_{8}+O_{2}\longrightarrow\,CO_{2}+H_{2}O$
4. $C_{2}H_{2}+O_{2}\longrightarrow\,CO_{2}+H_{2}O$
5. $C_{4}H_{6}+O_{2}\longrightarrow\,CO_{2}+H_{2}O$
6. $C_{n}H_{2n^{+2}}+O_{2}\longrightarrow\,CO^{2}+H_{2}O$
7. $C_{n}H_{2n}+O_{2}\longrightarrow\,CO_{2}+H_{2}O$
8. $C_{n}H_{2n^{-2}}+O_{2}\longrightarrow,CO_{2}+H_{2}O$
Exercice 5
Détermination d'un alcane
Un alcane, présent dans le carburant $GPL$, a pour masse molaire $M=58\,g\cdot mol^{-1}$
1. Écris la formule générale d'un alcane à n atomes de carbone.
2. Trouve l'expression de la masse molaire de l'alcane en fonction de $n.$
3. Détermine sa formule brute.
4. Identifie l’alcane
Exercice 6
La formule moléculaire de l'hydrocarbure est $C_{x}H_{y}.$
La réaction de combustion complète de cet hydrocarbure est traduite par l'équation-bilan suivante :
$C_{x}H_{y}+zO_{2}\longrightarrow\,3CO_{2}+2H_{2}O$
1. Détermine les valeurs de $x$, $y$ et $z$
2. Réécris correctement l'équation-bilan.
3. Précise la classe d'hydrocarbures aliphatiques à laquelle appartient l'hydrocarbure
4. Donne son nom
Exercice 7
On prendra : volume molaire $V_{M}=24\,L\cdot mol^{-1}$
Les alcanes brûlent à l'air ou dans le dioxygène pur en dégageant beaucoup de chaleur.
Ils sont ainsi utilisés comme combustibles.
L'équation-bilan de la combustion complète d'un alcane s'écrit :
$C_{n}H_{2n+2}+\dfrac{(3n+1)}{2}O_{2}\longrightarrow\,nCO_{2}+(n+1)h_{2}O$
1. La combustion complète de $1.16\,g$ d'un alcane produit $3.52\,g$ de dioxyde de carbone et $1.8\,g$ d'eau.
1.1 Vérifie que la formule de l'alcane est $C_{4}H_{10}$
1.2 Comment mettre en évidence qualitativement le dioxyde de carbone lors de la combustion d'un alcane ?
2. Une bouteille de cuisine contient $13\,kg$ de cet alcane.
Calcule le volume de dioxygène nécessaire à la combustion complète de l'alcane contenu dans cette bouteille.
Exercice 8
1. On donne ci-après l'équation de la réaction de combustion d'un hydrocarbure dans le dioxygène :
$CH_{4}+O_{2}\longrightarrow\,H_{2}O+CO_{2}$
Équilibre l'équation et écris en dessous des formules et les noms des réactifs et des produits correspondants.
2. La réaction est réalisée dans les conditions où le volume molaire vaut $24$, sachant qu'un volume de $96\,L$ de dioxygène a été utilisé. Calcule :
a. la quantité de matière de dioxygène utilisée.
b. la quantité de matière et la masse du composé $CH_{4}$ brulé.
Exercice
Combustion d'un alcane pour le chauffage domestique
1. Rappelle la formule générale des alcanes.
2. Trouve la formule brute de l'alcane $A$ et donner son nom.
3. Écris l'équation bilan de la réaction de combustion de cet alcane.
4. Trouve la masse d'alcane brûlée en utilisant la masse molaire moléculaire.
Exercice 9
Combustion du gasoil
Un des principaux constituants du gasoil a pour formule brute $C_{16}H_{34}$
1. A quelle famille d'hydrocarbures appartient ce constituant ?
2. La combustion complète de ce composé a pour équation:
$C_{16}H_{34}+49/20_{2}\longrightarrow\,16CO_{2}+17H_{2}O$
Calcule le volume de dioxygène nécessaire pour brûler $1\,kg$ de carburant assimilé à $C_{16}H_{34}$
3. Sachant que l'air contient $20\%$ en volume de dioxygène $O_{2}$, déduire de la question précédente le volume d'air utile.
4. En fait une partie du gasoil subit une combustion incomplète.
A quelle condition une combustion est-elle incomplète ?
5. Dans certaines conditions, la combustion de $C_{16}H_{14}$ produit uniquement du monoxyde de carbone et de l'eau.
Écrire l'équation bilan de cette réaction.
Exercice 10
1. Les hydrocarbures sont très nombreux et variés.
Leur intérêt réside, entre autres, dans la production d'énergie, notamment pour le chauffage domestique.
L'éthylène est un hydrocarbure de la classe des alcènes.
Sa molécule contient deux atomes de carbone.
1.1. Rappelle la définition d'un hydrocarbure.
1.2. Rappelle la formule générale des alcènes.
Déduis-en celle de l'éthylène.
2. Le butane $C_{4}H_{10}$ est le principal hydrocarbure utilisé dans nos foyers pour le chauffage domestique.
2.1. Écris l'équation-bilan de cette réaction.
2.2. Calcule la masse de butane que l'on peut brûler avec $2.4\,m^{3}$ de dioxygène, volume pris dans les conditions où le volume molaire vaut $24\,L/mol.$
Exercice 11
La combustion complète de l'acétylène produit une quantité de chaleur qui permet d'atteindre des températures élevées.
Cette combustion est utilisée, dans le chalumeau oxyacétylénique, pour effectuer des soudures métalliques.
L'acétylène, encore appelé éthyne, a pour formule brute $C_{2}H_{2}$
1. A quelle famille d'hydrocarbures appartient l'acétylène ? Écris la formule générale des hydrocarbures de cette famille.
2. On procède à la combustion complète de l'acétylène dans le dioxygène.
2.1. Calcule le volume de dioxygène gazeux nécessaire pour cette combustion.
2.2. Calcule la quantité de chaleur dégagée lors de cette réaction sachant que la combustion complète d'un litre d'acétylène produit une quantité de chaleur de $5KJ$
Exercice 12
Un briquet neuf rempli de gaz butane $\left(C_{4}H_{10}\right)$ a une masse de $14.8\,g$ Utilisé pendant quelques jours, le briquet est vidé de son contenu ; sa masse est alors $9\,g.$
Tout le butane a réagi avec le dioxygène de l'air et la combustion est supposée complète.
2.1 Écris l'équation-bilan de la combustion complète du butane.
2.2 Calcule la quantité de matière (nombre de mol) de butane brûlée.
2.3 Déduis-en le volume de dioxygène nécessaire à cette combustion.
2.4 Calcule la quantité de chaleur libérée, sachant que la combustion d'une mole de gaz butane libère une quantité de chaleur de $2800\,kJ$
On donne :
$V_{m}=24\,L\cdot mol^{-1}$ ;
$MC=12\,g\cdot mol^{-1}$ ;
$M(H)=1\,g\cdot mol^{-1}$
Exercice 13
Le chalumeau oxyacétylénique
Le chalumeau oxyacétylénique est un outil utilisé dans les ateliers de chaudronnerie, dans les chantiers navals, pour effectuer des soudures ou découper des métaux.
Le combustible utilisé dans ce chalumeau est l'acétylène.
La molécule d'acétylène est formée de deux atomes de carbone et de deux atomes d'hydrogène.
1. Écris la formule brute de la molécule d'acétylène.
2. La combustion complète de l'acétylène produit de l'eau et du dioxyde de carbone.
Écris l'équation-bilan de la réaction.
3. Lors d'une combustion de l'éthyne ou acétylène $\left(C_{2}H_{2}\right)$ qui consomme $80\,g$ de dioxygène $\left(O_{2}\right)$, il se forme $88\,g$ de dioxyde de carbone $\left(CO_{2}\right)$ et $18\,g$ d'eau $\left(H_{2}O\right)$
3.1. Quelle est la masse de l'éthyne qui est brulée ?
3.2. Grâce à quelle loi as-tu pu calculer cette masse ?