Le briquet à gaz est une invention du français Henry Pingeot. Environ 9,0 mL de butane (\mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10}) sont stockés dans le briquet à l'état liquide et ce butane s'échappe du briquet à l'état gazeux avant de subir une combustion.

1. Nommer le changement d'état physique qui a lieu avant la combustion.

2. Calculer la quantité de matière de butane contenue dans le briquet.

3. Écrire l'équation de combustion complète du butane.

4. Calculer l'énergie maximale que peut libérer un briquet.

• M(\mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10})=58\text{,}1 g·mol^-1 ;
• \rho(\mathrm{C}_{4} \mathrm{H}_{10})=0\text{,}573 kg·L^-1 ;
• E_{\mathrm{f}}=11\,000 kJ·mol^-1 ;
• E_{\mathrm{d}}=8\,122 kJ·mol^-1.

La flamme olympique est un symbole des jeux, elle reste allumée tout au long de l'année et sa température est de l'ordre de 1 000 °C. Elle est alimentée par du propane qui arrive par un tuyau dans le manche de la torche qui alimente en continu la combustion de ce gaz.

1. Écrire l'équation de combustion complète du propane \mathrm{C}_{3} \mathrm{H}_{8}.

2. Déterminer le volume de \mathrm{CO}_{2} produit pour 1 kg de propane consommé.

3. La flamme olympique participe-t-elle au réchauffement climatique ?

4. Rappeler ce qu'est l'effet de serre.

• M(\mathrm{C}_{3} \mathrm{H}_{8})=44\text{,}1 g·mol^-1 ;
• \rho(\mathrm{C0}_{2})=1\text{,}87 g·L^-1 ;



Détails du barème

TOTAL /5,5 pts

0,5 pt
1. Connaître les réactifs et produits d'une combustion complète.

0,5 pt
1. Ajuster une équation chimique.

1 pt
2. Calculer la quantité de propane consommée.

1 pt + 0,5 pt
2. Déduire la quantité de \mathrm{CO}_{2} formée et le volume de \mathrm{CO}_{2} correspondant.

1 pt
3. Identifier un gaz à effet de serre.

1 pt
4. Rédiger en employant le vocabulaire adapté.

1. Déterminer l'énergie minimale A et maximale G consommée pour un logement de 50 m² en une année.

2. Écrire l'équation de combustion complète du fioul.

3. Déterminer l'énergie molaire de réaction du fioul.

4. Calculer la consommation par année de litres de fioul pour un logement de 50 m² type A et G.

5. L'isolation de l'habitat est-elle une vraie solution économique ?

6. Déterminer le volume de \text{CO}_{2} émis par ces deux logements de 50 m² type A et G.

7. Quel autre atout comporte l'isolation de l'habitat ?

Données

• Un alcane possède \text{C}_{n} \text{H}_{2 n+2} possède n - 1 liaisons \text{C} - \text{C} et 2n + 2 liaisons \text{C} - \text{H} ;
• 1 kWh = 3\text{,}6 MJ ;
• M(C_{16} \mathrm{H}_{34})=226\text{,}4 g·mol^-1 ;
• M(\mathrm{CO}_{2})=44\text{,}0 g·mol^-1 ;
• \rho(\mathrm{CO}_{2})=1\text{,}87g·L^-1 ;
• \rho(\text{C}_{16} \text{H}_{34})=0\text{,}773 kg·L^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}-\text{C})=346 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}-\text{H})=411 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{O}-\text{H})=459 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}=\text{O})=795 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{O}=\text{O})=494 kJ·mol^-1 ;
• V_{\mathrm{m}}(\mathrm{CO}_{2})=23\text{,}5 L·mol^-1.

1. Calculer la quantité de matière d'éthanol nécessaire à la recette de la banane flambée.

2. Calculer l'énergie molaire de réaction de combustion complète de l'éthanol.

• M(\text{C}_{2} \text{H}_{6} \text{O})=46 g·mol^-1 ;
• \rho(\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \mathrm{O})=0\text{,}789 kg·L^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}-\text{C})=346 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}-\text{H})=411 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{O}-\text{H})=459 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}=\text{O})=795 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{C}-\text{O})=358 kJ·mol^-1 ;
• E_{\text{l}}(\text{O}=\text{O})=494 kJ·mol^-1.

Le TNT ou 2,4,6-trinitrotoluène est un explosif découvert par le chimiste allemand Julius Wilbrand. Le TNT fut très utilisé lors de la Première Guerre mondiale, notamment pour la confection de torpilles. Selon les conditions opératoires, deux réactions différentes peuvent se produire à partir du TNT :
a. 2\, \mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{5} \mathrm{N}_{3} \mathrm{O}_{6}(\mathrm{s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 3\, \mathrm{N}_{2}(\mathrm{g})+5\, \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})+14\, \mathrm{CO}(\mathrm{g}).
b. \mathrm{C}_{7} \mathrm{H}_{5} \mathrm{N}_{3} \mathrm{O}_{6}(\mathrm{s})+4\, \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 7\, \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})+\mathrm{N}_{2}(\mathrm{g}).

1. Nommer chacune de ces réactions.

2. La réaction b. ne se produit pratiquement pas, proposer une explication.

3. En s'aidant des données, déterminer l'énergie libérée lors de la combustion de 2 kg de TNT et de 2 kg de sucre lors de leur combustion.

4. Le résultat précédent est-il cohérent ? Proposer une explication.

Martin Fourcade est quintuple champion olympique de biathlon et a été 11 fois champion du monde.

Ce sport nécessite à la fois endurance sur les skis et concentration lors des tirs de précision. Face à son grand rival, le Norvégien Johannes Bø, Martin Fourcade (77 kg) gagne ses victoires au mental. Comment vérifier cette affirmation ?

1. Écrire les équations ajustées des processus aérobie (doc. 2) et anaérobie (doc. 3).

2. Lors d'une course d'une heure, quelle est la quantité de matière maximale de \text{O}_{2} consommée par chaque biathlète ?

3. En considérant le dioxygène comme le réactif limitant de la réaction aérobie, quel athlète atteint le processus d'anaérobie le premier pour une même énergie dépensée par unité de temps ?

4. D'après vos résultats, justifier l'affirmation faite dans l'énoncé.

Données

• M(\text{O}_{2})=32\text{,}0 g·mol^-1 ;
• \mathrm{VO}_{2} \text { max (Martin Fourcade) } = 82 mL·kg ^-1·min^-1 ;
• \mathrm{VO}_{2} \text{ max }(\text {Johannes}\: \mathrm{B} \phi)=87 mL·kg^-1·min^-1;
• Volume molaire d'un gaz dans les CNTP :
  V_{\text{m}}=22\text{,}4 L·mol^-1.

L'éthanol (\text{C}_2\text{H}_6\text{O}) est le composant principal de l'alcool à brûler (plus de 90 %). On cherche à déterminer son énergie de combustion. Pour cela, on place dans un calorimètre un récipient contenant un volume d'eau : \text{V}_{\text{eau}} = 400 \text{mL} au‑dessus d'un brûleur contenant une masse \text{m} = 5,0 \text{g} d'éthanol (voir schéma). On plonge un thermomètre dans l'eau puis on allume le brûleur. Le dioxygène est en excès, et on constate que lorsque tout l'éthanol a brûlé, la température, initialement de 20°C, est passée à 88°C. On suppose que toute l'énergie dégagée par la combustion est transmise à l'eau (cas d'un calorimètre idéal).

1. Calculer l'énergie \text{E}_{\text{th}} reçue par l'eau.

2. Écrire et ajuster la réaction de combustion de l'éthanol.

3. Calculer la quantité de matière \text{n}_{\text{ol}} d'éthanol ayant brûlé.

4. En déduire l'énergie molaire de cette réaction \text{E}_{\text{comb}}(éthanol).