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Lycée Sainte Mar ie Bastide 1èr e S 1 TP de CHIMIE (chap. 16) 2014­2015 ENERGIE DE COMBUSTION
NOM et Pr énom : I) OBJ ECTIFS
· Mettre en évidence l’effet Joule
· Faire un bilan énergétique. II) MATERIEL
· Une canette vide de 33 cL
· Une potence
· 2 pinces 3 doigts et noix de serrage
· Un agitateur
· Un verre de montre
· · · · · Une éprouvette graduée
Une capsule de gel d’alcool
Eau froide à environ 6°C
Sonde thermométrique
Une balance numérique III) PRINCIPE La préparation d’une fondue savoyarde nécessite que le mélange de fromages, introduit dans le caquelon, forme une pâte homogène. Pour cela, on chauffe le récipient avec un combustible. De l’énergie est donc transférée du combustible vers la pâte de fromage. IV) MISE EN Œ UVRE AU LABORATOIRE On se propose d’élever la température d’un volume V d’eau en utilisant l’énergie dégagée sous forme thermique par la combustion d’un gel d’éthanol, puis d’en déduire l’énergie libérée par la combustion d’une mole d’éthanol. 1. Mesurer précisément la masse mi de l’ensemble {capsule de gel d’alcool + verre de montre} : mi = ………………….. 2. Mesurer précisément la masse mb de la boîte métallique vide : mb = ……………………... Ø Introduire dans la boîte approximativement 200 mL d’eau froide. 3. Mesurer la masse mp de la boîte métallique pleine : mp = …………….…….. 4. Calculer la masse d’eau introduite meau =……………………………………... Ø Réaliser le montage du document ci­contre. 5. Relever la température qi de l’eau froide : qi = ……………… Ø Enflammer le gel, agiter régulièrement l’eau et continuer à chauffer jusqu’à ce que la température augmente d’environ 10 °C. Ø Eteindre la flamme à l’aide du verre de montre. Continuer à agiter l’eau en repérant sa température. 6. Relever la valeur maximale de la température : qf = ……………….. 7. Mesurer à nouveau la masse de l’ensemble {capsule de gel d’alcool + verre de montre} : mf = …………………….. V) EXPLOITATION DES RESULTATS On appelle DE l’énergie libérée par la combustion du gel d’éthanol, Qeau l’énergie reçue par l’eau sous forme thermique et QAl celle reçue par la canette en aluminium. 8. Quelle relation peut­on écrire entre ces trois grandeurs ? Les capacités thermiques massiques de l’eau et de l’aluminium sont respectivement : Ceau = 4,18 J.°C ­1 . g ­1 ; CAl = 0,897 J.°C ­1 .g ­1 . TP chapitre 16 Agir : défis du XXI e siècle 1 re S 1 / 2 Stockage et conversion de l’énergie chimique 9. Exprimer Qeau en fonction de Ceau, meau, qi et qf. Qeau = ……………………………………………………. 10. Exprimer QAl en fonction de CAl, mb, qi et qf. QAl = ……………………………………………………. 11. En déduire l’expression puis la valeur de l’énergie libérée par la combustion du gel d’alcool DE :
DE = …………………………………………………….
DE = …………………………………………………….
DE = ……………………………………………………. 12. Déterminer la masse mg de gel d’alcool ayant brûlé. mg = ……………………… d’où mg = ……………………… = ……………… 13. En supposant que le gel d’alcool est exclusivement constituée d’éthanol, déterminer la valeur DE0 de l’énergie transférée par gramme d’éthanol lors de sa combustion. 14. La masse molaire M de l’éthanol est égale à 46 g.mol ­1 . En déduire l’expression puis la valeur
DEexp de l’énergie transférée par mole d’éthanol lors de sa combustion. VI) POUR CONCLURE 15. Ecrire l’équation de la réaction de combustion complète de l’éthanol (C2H6O). 16. Calculer la masse de dioxyde de carbone produite par la combustion complète d’une mole de d’éthanol. L’énergie DEth (en kJ.mol ­1 ) dégagée sous forme thermique par la combustion complète d’un alcool gazeux est donnée par l’expression : DEth = 618 n + 42, où n est le nombre d’atomes de carbone dans l’alcool considéré. 17. Calculer l’énergie transférée au milieu extérieur DEth (en kJ.mol ­1 ) par la combustion d’une mole d’éthanol. 18. Comparer les valeurs de DEth et DEexp. Quelles explications peut­on donner à l’écart entre celles­ ci ? 19. Compléter le schéma ci­dessous : 1 mole d’éthanol ………………… kJ.mol ­1 ………………… g de CO2
combustion TP chapitre 16 Agir : défis du XXI e siècle 1 re S 2 / 2 Stockage et conversion de l’énergie chimique