Transformation chimique et combustion : exercices de CAP

Chercher ce qui disparaît : le carbone brûle et le dioxygène est utilisé. Ce sont les deux réactifs, car ils sont consommés. ⁴

Chercher ce qui apparaît : le dioxyde de carbone se forme, c'est donc le produit. ⁴

Écrire le bilan avec les réactifs à gauche et le produit à droite : carbone + dioxygène → dioxyde de carbone. ⁵

Glaçon : l'eau passe de l'état solide à l'état liquide, mais c'est toujours de l'eau. Aucune nouvelle espèce n'apparaît : ce n'est pas une transformation chimique.

Bougie : une combustion est un exemple de transformation chimique. ¹ Des espèces sont consommées et d'autres se forment.

Sucre dans l'eau : on peut retrouver le sucre en faisant évaporer l'eau, l'espèce n'a pas changé. Ce n'est pas une transformation chimique.

Butane dans un briquet : c'est une combustion, donc une transformation chimique. ¹

Identifier la règle : la masse totale ne varie pas au cours d'une réaction chimique. ⁴

Additionner les masses des réactifs : $6 + 16 = 22$ g.

Conclure : le seul produit est le dioxyde de carbone, sa masse est donc égale à celle des réactifs consommés, soit 22 g.

Compter à gauche : $\text{CH}_4$ contient 1 atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène.

Équilibrer le carbone : à droite, $\text{CO}_2$ apporte 1 atome de carbone. C'est déjà équilibré, on garde le coefficient 1.

Équilibrer l'hydrogène : il en faut 4 à droite. Chaque $\text{H}_2\text{O}$ en contient 2, donc le coefficient devant l'eau est $4 \div 2 = 2$.

Compter l'oxygène à droite : $\text{CO}_2$ en contient 2 et $2\,\text{H}_2\text{O}$ en contient 2, soit 4 atomes d'oxygène au total.

Équilibrer l'oxygène : chaque $\text{O}_2$ contient 2 atomes, donc le coefficient devant le dioxygène est $4 \div 2 = 2$.

Vérifier : à gauche 1 C, 4 H, 4 O ; à droite 1 C, 4 H, 4 O. Équation équilibrée. ⁵

Chercher le réactif invisible : l'air contient du dioxygène, qui est un réactif de la combustion. Il disparaît de l'air et se retrouve dans le solide formé. ⁴

Expliquer l'augmentation : le solide a gagné la masse du dioxygène qui s'y est combiné. La conservation de la masse est respectée si on compte le dioxygène. ⁴

Écrire l'égalité des masses : masse du solide au départ + masse de dioxygène = masse du solide à la fin, soit $5{,}0 + m = 6{,}9$.

Calculer : $m = 6{,}9 - 5{,}0 = 1{,}9$ g.

Lire les coefficients : une molécule de $\text{CH}_4$ réagit avec 2 molécules de $\text{O}_2$ et forme 2 molécules de $\text{H}_2\text{O}$. ⁵

Dioxygène : pour 5 molécules de méthane, on consomme $5 \times 2 = 10$ molécules de dioxygène.

Eau : pour 5 molécules de méthane, il se forme $5 \times 2 = 10$ molécules d'eau.

Observer les quantités qui diminuent : $\text{CH}_4$ passe de 4 à 2 et $\text{O}_2$ de 8 à 4. Ces espèces sont consommées : ce sont les réactifs. ²

Observer celles qui augmentent : $\text{CO}_2$ et $\text{H}_2\text{O}$ partent de 0 et grandissent : ce sont les produits. ⁴

Trouver la règle : à chaque ligne, le méthane diminue de 1 et le $\text{CO}_2$ augmente de 1.

Prolonger : quand il reste 1 millier de molécules de méthane, il en a été consommé $4 - 1 = 3$, donc il s'est formé 3 milliers de molécules de $\text{CO}_2$.

Lire l'équation : un atome de $\text{C}$ réagit avec une molécule de $\text{O}_2$ pour donner une molécule de $\text{CO}_2$. ⁵

Comparer les quantités : on a plus d'atomes de carbone (3 000) que de molécules de dioxygène (2 000). Le dioxygène est épuisé le premier : c'est le réactif limitant. ³

Calculer le produit : la réaction s'arrête quand le dioxygène est épuisé, donc $\min(3000 ; 2000) = 2000$ molécules de $\text{CO}_2$ se forment.

Calculer le reste : il reste $3000 - 2000 = 1000$ atomes de carbone, en excès.