TP N 1 : Réalisation de la combustion du charbon

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1 Chapitre 5 : Qu est ce que «brûler»? Plan : 1. Réalisation de la combustion du charbon a. Dans l air b. Dans le dioxygène 2. Quelques caractéristiques de la combustion du charbon. 3. Réalisation de la combustion du butane 4. Qu est ce qu une combustion? 5. Quels sont les dangers liés aux combustions? a. Les combustions explosives b. Quels sont les dangers liés à la production de monoxyde de carbone lors d une combustion incomplète? 6. Que faire en cas d incendie? a. Conduite à tenir b. Quelques pictogrammes de sécurité. Cours : 1. Réalisation de la combustion du charbon Chimie TP N 1 : Réalisation de la combustion du charbon Objectifs : Respecter un protocole expérimental. Respecter des consignes de sécurité. Réaliser la combustion d un morceau de charbon dans deux situations. Mettre en évidence la formation de dioxyde de carbone. Matériel : Béchers Flacon en verre Produits chimiques : Charbon Bougie Dioxygène Eau de chaux Introduction : On souhaite déterminer les conditions qui permettent de faire bruler rapidement un morceau de charbon. Le charbon en brulant va «disparaître» et va donner naissance à de nouveaux composés. Il serait intéressant de déterminer la nature des composés qui se forme. Cette séance a pour objectif également de reprendre un test caractéristique d identification du dioxyde de carbone étudié en classe de cinquième. 1. Combustion du charbon dans l air Manipulations : Porter un morceau de charbon à incandescence à l aide d une bougie. Le retirer de la flamme. Observer. Schématiser et légender. Que se passe t il si on souffle sur le charbon lorsqu on vient de le retirer de la flamme? Si on souffle sur le charbon, on peut constater que la combustion se ravive. L incandescence devient un peu plus importante. Quel gaz apporte t on lorsqu on souffle sur le charbon? 1

2 Lorsqu on souffle sur le charbon, on apporte du diazote, du dioxygène et de dioxyde de carbone. 2. Combustion du charbon dans le dioxygène Manipulations : Remplir un bocal de dioxygène avec l enseignant. Porter un morceau de charbon à incandescence à l aide de la bougie. Introduire le charbon incandescent dans le bocal rempli de dioxygène. Qu observe-t-on? Après que la combustion soit terminée, introduire un peu d eau de chaux dans le bocal. Agiter un peu. Qu observe-t-on? Observations (combustion du charbon dans le dioxygène) : Etat initial Etat final Que s est il passé lorsqu on a introduit de l eau de chaux dans le flacon ou a eu lieu la combustion du charbon? Lorsqu on met de l eau de chaux dans le bocal après la combustion, on peut observer que l eau de chaux se trouble. Interprétations : Quel est le gaz qui s est formé au cours de la combustion? Justifier Si l eau de chaux se trouble, cela signifie qu il y a présence de dioxyde de carbone. Ce gaz s est formé lors de la combustion car à l état initial le flacon ne contenait que du dioxygène. Pourquoi la combustion du charbon ne se prolonge pas longtemps? La combustion ne se prolonge pas dans le temps car il n y a plus assez de dioxygène. Au cours de la combustion, quels sont les composés qui réagissent ensemble? Au cours de la combustion, le charbon et le dioxygène ont réagit ensemble. Conclusions : Compléter le bilan de la réaction en indiquant le nom des composés : Charbon + Dioxygène Dioxyde de carbone Réactifs Produit Est-ce que cette réaction dégage de la chaleur? Cette réaction dégage de la chaleur, on dit que s est une transformation chimique exothermique. Conclure en évoquant les conditions nécessaires pour qu il y ait une combustion : Pour réaliser la combustion du charbon, il faut du charbon, du dioxygène en quantité suffisante et une source de chaleur. 2

3 Conclusion : Le charbon brule dans l air. Il se forme un nouveau produit. La combustion est une transformation chimique. Le charbon réagit très vivement dans le dioxygène pour former du dioxyde de carbone. 2. Quelques caractéristiques de la combustion du charbon Pour simplifier, on nommera désormais le charbon comme étant du carbone. Lors de la combustion du carbone, des corps disparaissent (dioxygène et carbone) tandis qu un autre se forme (dioxyde de carbone) Réactif : Corps qui disparaît (ou qui est consommé) au cours d une transformation chimique. Produit : Corps qui apparaît (ou qui se forme) au cours d une transformation chimique. Transformation chimique : Lorsque des corps réagissent entre eux et disparaissent (Réactifs) pour en former de nouveaux (Produit) 3. Réalisation de la combustion du butane On réalise la combustion du butane à l aide d un bec bunsen. Flamme Virole (Ouverte ou fermée) Cheminée Arrivée du gaz butane Suivant l ouverture de la virole, on observe pas la même couleur de flamme. Les produits qui se forment ne sont pas identique. La virole est ouverte, la quantité de dioxygène est suffisante. La combustion est complète. La virole est fermée, la quantité de dioxygène est insuffisante. La combustion est incomplète. 3

4 Mise en évidence des produits formés : Réactifs Combustion complète Butane et dioxygène Combustion incomplète Butane et dioxygène Couleur de la flamme bleue Jaune orangée Test à l eau de chaux positif positif Produits Présence de buée oui oui Dépôt noir non oui Conclusion : Combustion complète : Réactifs : Butane et dioxygène Produits : Eau et dioxyde de carbone Bilan : Butane + dioxygène Eau + dioxyde de carbone Une combustion est complète lorsque la quantité de dioxygène est suffisante. Combustion incomplète : Réactifs : Butane et dioxygène Produits : Eau, dioxyde de carbone, carbone, monoxyde de carbone Bilan : Butane + dioxygène Eau + dioxyde de carbone + carbone + monoxyde de carbone Une combustion est incomplète lorsque la quantité de dioxygène est insuffisante. Remarque : Le carbone et le monoxyde de carbone peuvent bruler. C est pour cette raison qu on qualifie la combustion d «incomplète». Dans une combustion complète, aucun des produits formés ne peut bruler. 4. Qu est ce qu une combustion? Une combustion est une transformation chimique qui consiste à bruler un corps chimique. Une combustion nécessite trois éléments : Le combustible : corps qui brule. Le comburant : corps qui sert à la combustion. Une source de chaleur. 4

5 Pour avoir une combustion, il faut que les trois éléments du triangle du feu soient présents : Le comburant le plus fréquent est le dioxygène. Remarque : Le combustible et le comburant d une combustion constituent les deux réactifs de la transformation chimique. Toutes les combustions produisent de l énergie sous forme de chaleur. Ceux sont des transformations énergétiques. 5. Quels sont les dangers liés aux combustions? a. Les combustions explosives Suivant la nature des combustibles et des comburants, il peut arriver que certaines combustions soient violentes et provoquent des explosions. Exemple : Le butane, lorsqu il brule, peut provoquer une explosion. De même que les autres gaz utilisés dans les habitations (méthane (gaz de ville), propane). 5

6 b. Quels sont les dangers liés à la production de monoxyde de carbone lors d une combustion incomplète? Etude documentaire : Gare au monoxyde (de carbone)! Avec le retour de l'automne, revient le danger des intoxications oxycarbonées. Le Laboratoire Central de la Préfecture de Police veille et dispense ses conseils. Cela commence par un chauffe-eau ou une chaudière à gaz mal entretenus, un poêle à bois qui refoule, une chaudière au fioul défectueuse. Il fait froid, les fenêtres sont fermées. On ressent des maux de têtes ou des nausées, on se sent un peu fatigué. Rien de bien grave, pense-t-on ; une migraine ou un début de grippe. Et pourtant, le danger peut être très grand. S'il s'agit d'un début d'intoxication au monoxyde de carbone (CO), la perte de connaissance, puis la mort, peuvent intervenir sans qu'on n'y prenne garde en très peu de temps (de quelques minutes à plusieurs heures, selon la gravité du défaut). Chaque année en France, plusieurs dizaines de personnes sont ainsi intoxiquées. Certaines s'en sortent bien, si l'intoxication a été repérée à temps ; d'autres gardent toute leur vie des séquelles qui peuvent aller de "simples" migraines chroniques à des atteintes neurologiques graves ; quelques-unes décèdent (deux à Paris l'an dernier). "Le danger du monoxyde de carbone, c'est qu'il est incolore, inodore, et qu'il se diffuse très rapidement à l'intérieur des logements", explique le directeur adjoint du Laboratoire Central de la Préfecture de Police (LCPP). "Il est fixé par l'hémoglobine du sang, ce qui affecte le transport de l'oxygène aux cellules de l'organisme. Le système nerveux central est particulièrement sensible à ce phénomène qui peut conduire à des intoxications graves ou à des décès, lorsque environ les deux tiers de l'hémoglobine sont saturés de monoxyde de carbone." Toute matière qui contient du carbone et qui brûle produit du CO : le gaz de ville ou en bouteille, le pétrole et ses dérivés, le charbon, le bois... Plus la combustion est mauvaise, plus la production de CO est importante. Pour se protéger, il faut avoir des appareils (chauffe-eau, chaudière, poêle) bien installés, bien réglés et bien entretenus, et un système d'aération et d'évacuation des fumées efficace. Texte extrait du site Internet : Questions : 1. Quels sont les premiers symptômes d une intoxication au monoxyde de carbone? Les premiers symptômes d une intoxication au monoxyde de carbone sont des maux de têtes, des nausées, des vertiges, des pertes de connaissance. Ces symptômes peuvent faire penser à des migraines ou à des états grippaux mais il n en est rien. 2. Pourquoi le monoxyde de carbone est il difficilement détectable? Le monoxyde de carbone est difficilement détectable car il est inodore, incolore et se diffuse rapidement. 3. Comment agit le monoxyde de carbone sur l organisme? Le monoxyde de carbone vient se fixer sur l hémoglobine du sang en remplaçant le dioxygène. Les différentes cellules de l organisme ne sont donc plus alimentées en dioxygène. 4. Quelles sont les principales sources de monoxyde de carbone? Le monoxyde de carbone est produit par des appareils à combustion défectueux : chauffe eau, chaudière, poêle, cheminée non ramonée ou mal ventilée, groupe électrogène, gazinière, 6

7 5. Que fait-il faire pour éviter une intoxication au monoxyde de carbone? Pour éviter ces intoxications, il faut penser à entretenir régulièrement les installations et les appareils. Il faut penser à vérifier les systèmes d aération et de ventilation (ramonage des cheminées une fois par an obligatoire). 6. Que faire en cas de constatation d une intoxication au monoxyde de carbone? Ouvrir les fenêtres et aérer. Quitter les lieux. Appeler les secours 18 sapeurs pompiers 15 SAMU 112 Numéro de secours européens Ne pas réintégrer le logement ou le lieu de l intoxication sans faire appel à un professionnel qualifié. Remarque : En France, il y a environ annuellement 6000 intoxications au monoxyde de carbone (300 morts par an environ). Dans un cas sur deux, on constate une absence d aération. Les intoxications au monoxyde de carbone sont plus fréquentes au début de l hiver avec la remise en fonctionnement des systèmes de chauffage qui n ont pas été vérifié. 6. Que faire en cas d incendie? a. Conduite à tenir Il faut garder son sang froid En cas d incendie ou de fumées suspectes, il faut : o Appeler le service d incendie : le 18 pour les sapeurs pompiers ou le 112 pour le numéro de secours européens o Donner les informations nécessaires o Eteindre l incendie (si possible avec un extincteur si il y en a un proximité) o Evacuer immédiatement et se diriger vers un lieu de rassemblement Si vous êtes seul dans l'habitation au moment de l'incendie, tout est plus simple. Si vous êtes à plusieurs, vous pouvez vous répartir les tâches. Pendant que vous alertez les habitants ou tentez d'éteindre l'incendie, quelqu'un d'autre peut "appeler" les pompiers. b. Quelques pictogrammes de sécurité Dans les différents lieux publics sont affichés des pictogrammes permettant d indiquer les dangers potentiels, les règles de sécurité à respecter en cas d incident. Selon les dangers, les pictogrammes ont des couleurs différentes : Rouge ou orange : danger Vert : secours Bleu : obligation Voici une série de quelques pictogrammes de sécurité pouvant figurer sur des emballages de produits chimiques (aussi bien en salle de chimie ou à la maison) : 7

8 Quelques pictogrammes (danger) Inflammable Comburant Explosif Corrosif Nocif Irritant Ces pictogrammes indiquent la présence de dangers chimiques. Il faut donc les manipuler avec précaution. Le fond des pictogrammes est de couleur orange. Toxique Moyens de protection : Protection obligatoire de la vue (port de lunettes) Protection obligatoire des mains (Port de gants) Protection obligatoire des voies respiratoires (Port d un masque) Ces pictogrammes indiquent des obligations. Le fond des pictogrammes est de couleur bleue. Quelques consignes à respecter Moyens de première intervention Défense de fumer Flamme nue interdite Extincteur Lance à incendie Ces pictogrammes indiquent des interdictions. Le fond des pictogrammes est de couleur blanche entouré et barré en rouge. En cas de danger Ces pictogrammes indiquent des moyens de secours contre des incendies. Le fond des pictogrammes est de couleur rouge. Téléphone pour la lutte contre l'incendie Téléphone pour le sauvetage et premiers secours signalisation de risque ou de danger Premier secours Douche de sécurité Sortie et issue de secours Sortie et issue de secours Direction à suivre Ces pictogrammes indiquent des directions ou des outils permettant des secours. Le fond des pictogrammes est bien souvent de couleur verte. 8

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