Python et Equation d une réaction chimique

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1 Python et Equation d une réaction chimique Objectif : Ecrire les équations de réaction de combustion complète des dix premiers alcanes Partie 1 : Ecrire l équation de combustion complète du méthane de formule brute CH 4. Partie 2 : Equation de combustion complète de l éthane C 2H 6 Notions travaillées dans les parties 1 et 2 : - Structure d un programme (Initialisation des variables, Traitement, Affichage) - Nécessité de commentaire dans un programme - Type de variable et affectations Partie 3 : Equation de combustion d un alcane Notions travaillées dans la parties 3 : - Structure conditionnelle - Reste d une division entière - Notion de fonction Partie 4 : Equation de combustion des dix premiers alcanes Pré-Requis : Notions de déclaration de variables, Affichage d un résultat, structure conditionnelle, Fonction, Structure de boucle Temps estimé : Mise en œuvre : - Dans le cadre du cours de physique en complément du cours sur les équations de réactions chimiques - Dans le cadre du cours de mathématique après s être assuré que les équations de réaction chimique ont bien étaient traitées par le collègue de physique. Rappels sur les réactions chimiques et les équations de réaction - La combustion d une espèce chimique X (combustible) est la réaction de X avec le dioxygène O 2(g).(comburant). La combustion est dite complète lorsque les produits de la combustion sont le dioxyde de carbone (CO 2) et l eau (H 20).

2 - L équation d une réaction doit impérativement montrer la conservation des éléments chimiques et la conservation de l ensemble des charges électriques. Ceci est réalisé par l ajustement des coefficients stœchiométriques placés DEVANT chaque espèce chimiques. a X + b O 2 c CO 2 + d H 2O a,b,c et d: nombres de stoechimétriques Par convention : - On n écrit pas le nombre stoechimétrique, s il est égal à 1. - En général, on s arrange pour que les nombres stoechimoétriques soient des nombres entiers. Partie 1 : Ecrire l équation de combustion complète du méthane de formule brute CH 4. 1) Compléter sur la feuille l équation de combustion complète du méthane de formule CH 4 CH 4 + O 2 CO 2 + H 2O 2) Ecrire un programme en langage Python qui calcule les nombres stoechiométriques de l équation de combustion du méthane, puis qui affiche ces nombres. Dans ce programme: - Le nombre d atome de carbone present dans la molécule de methane sera stocké dans une variable nommée n. - Le nombre d atome d hydrogène present dans la molécule de methane sera stocké dans une variable nommée nh. - Les nombres stoechiométriques seront nommés a,b,c et d selon le modèle ci-dessous. a CH 4 + b O 2 c CO 2 + d H 2O Conseil : - Il est vivement conseillé d utiliser dans un premier une feuille et un stylo. - Pensez à initialiser toutes vos variables 3) Faire évoluer le programme précédent de manière à afficher l équation de combustion. Conseil : Pour simplifier, on admettra l affichage de nombres stoechiométriques égaux à 1 ou de la forme 2.0 (nous règlerons cela par la suite)

3 Partie 2 : Ecrire l équation de combustion complète de l éthane de formule brute C 2H 6. 1) Modifier le programme précédent de sorte que n=2 et nh=6 et l exécuter que remarquez-vous? 2) Comment doit-on procéder pour obtenir un ensemble de nombres stoechimoétriques qui soient des entiers. 3) Compléter sur la feuille l équation de combustion complète de l éthane de formule C 2H 6 C 2H 6 + O 2 CO 2 + H 2O 4) Ecrire un programme en langage Python qui calcule les nombres stoechiométriques de l équation de combustion de l éthane, puis qui affiche ces nombres. 5) Faire évoluer le programme précédent de manière à afficher l équation de combustion. Conseil : Améliorer l affichage des nombres stoechimoétriques Ainsi l instruction print (2.5) affiche 2.5 par contre l instruction print (int(2.5)) affiche 2. De même, si a=2.5 l instruction print (int(a)) affiche 2 Partie 3 : Ecrire l équation de combustion complète d un alcane Un alcane est une molécule de formule brute de la forme C nh 2n+2, n représentant le nombre d atome de carbone. 1) Compléter sur la feuille l équation de combustion complète du propane de formule C 3H 8

4 C 3H 8 + O 2 CO 2 + H 2O 2) Dans quels cas, se retrouve-t-on en présence d un nombre stoechiométrique b decimal? 3) A partir de vos observations, écrire un programme en Python qui écrit l équation de combustion d un alcane pour lequel l utilisateur a entré le nombre d atome de carbone n. INFO: L instruction r= a%b affecte à la variable le reste de la division entière a/b. 4) Transformer le programme de sorte qu il fasse apparaitre une fonction equation qui reçoit en paramètre le nombre d atome de carbone de l alcane considéré et affiche l équation de la combustion complete de cet alcane. Partie 4 : Equations de combustion des dix premiers alcanes Ecrire un programme qui affiche les équations de combustion complète des dix premiers alcanes (n allant de 1 à 10).

5 Méthode à utiliser : - On équilibre d abord l équation de sorte qu il y ait conservation de l atome de carbone - On équilibre ensuite l équation de sorte qu il y ait conservation de l atome d hydrogène - Enfin, on équilibre l équation de sorte qu il y ait conservation de l atome d oxygène. Deux cas peuvent apparaitre : Le nombre d atome d oxygène est pair : On ajuste directement le nombre stoechiométrique devant la formule brute du dioxygène (O 2) celui-ci est égal au nombre d atome d oxygène trouvé divisé par 2. Le nombre d atome d oxygène est impair : Le nombre stoechiométrique devant la formule brute du dioxygène (O 2) est égal au nombre d atome d oxygène trouvé. On doit alors multiplier par deux tous les nombres stoechimétriques précédemment trouvés et placés devant les formules de l alcane, du dioxyde de carbone ( CO 2) et de l eau (H 20).