Fiche de révision · Physique-chimie 4eCombustions du méthane et du butane
2e trimestre · chapitre 6 sur 12
Le méthane et le butane brûlent en produisant du dioxyde de carbone et de l'eau, mais une combustion incomplète forme aussi de la suie et du monoxyde de carbone.
L'essentiel à retenir
- Méthane CH₄, butane C₄H₁₀
- Complète : CO₂ + H₂O, flamme bleue
- Incomplète : flamme jaune, suie, CO
- CO : incolore, inodore, mortel
- Aérer, entretenir, détecteur
La leçon
1. Méthane et butane, deux hydrocarbures
Le méthane (CH₄) est le principal constituant du gaz naturel, le gaz de ville. Le butane (C₄H₁₀) est vendu en bouteilles pour le camping ou la gazinière. Ce sont des hydrocarbures : des molécules formées uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène.
Exemple
CH₄ : 1 atome C et 4 atomes H. C₄H₁₀ : 4 atomes C et 10 atomes H.
2. Les produits de la combustion complète
Avec assez de dioxygène, la combustion est complète : la flamme est bleue et peu éclairante. Elle forme du dioxyde de carbone (l'eau de chaux se trouble) et de l'eau (la buée bleuit le sulfate de cuivre anhydre).
Exemple
Un verre froid retourné au-dessus d'une flamme de gaz se couvre de buée qui bleuit le sulfate de cuivre anhydre ; de l'eau de chaux agitée dans ce verre se trouble.
3. L'équation de la combustion du méthane
Bilan : méthane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau. Dans l'équation, il faut 2 molécules de dioxygène et il se forme 2 molécules d'eau. On compte 1 C, 4 H et 4 O de chaque côté : les atomes sont conservés.
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
Exemple
Butane : 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ → 8 CO₂ + 10 H₂O. À gauche : 8 C, 20 H, 26 O. À droite : 8 C, 20 H, 16 + 10 = 26 O.
4. Complète ou incomplète ?
Quand le dioxygène est insuffisant (virole d'un bec Bunsen fermée, appareil mal réglé), la combustion est incomplète. La flamme est jaune et éclairante, et elle dépose de la suie noire, qui est du carbone. Il se forme aussi du monoxyde de carbone (CO).
Exemple
Bec Bunsen : virole ouverte, l'air entre et la flamme est bleue ; virole fermée, la flamme devient jaune et noircit une soucoupe placée au-dessus.
5. Monoxyde de carbone et sécurité du gaz
Le monoxyde de carbone est incolore, inodore et très toxique : il empêche le sang de transporter correctement le dioxygène (maux de tête, nausées, vertiges, malaise) et peut être mortel. Prévention : aérer, ne pas boucher les aérations, faire entretenir chaque année chaudières et chauffe-eau, installer un détecteur, ne jamais utiliser un barbecue ou un groupe électrogène à l'intérieur. En cas de fuite de gaz, risque d'explosion : aucune étincelle, on ferme l'arrivée de gaz, on aère et on appelle les secours.
6. Combustibles fossiles et effet de serre
Le gaz naturel, le butane, le pétrole et le charbon sont des combustibles fossiles, non renouvelables. Leur combustion libère du dioxyde de carbone, qui s'accumule dans l'atmosphère et renforce l'effet de serre.
Exemple
D'après les équations, chaque molécule de méthane brûlée donne 1 molécule de CO₂, et chaque molécule de butane en donne 4 (2 C₄H₁₀ donnent 8 CO₂).
La méthode
Comment vérifier l'équation d'une combustion
- Écris à gauche l'hydrocarbure et le dioxygène, à droite le dioxyde de carbone et l'eau.
- Pour chaque formule, multiplie le coefficient par l'indice pour compter les atomes C, H et O.
- Compare les totaux de chaque côté : ils doivent être égaux pour chaque sorte d'atome.
- S'il y a un écart, change les coefficients devant les formules, jamais les indices.
Pièges à éviter
- Une flamme jaune et éclairante n'est pas un bon signe : elle indique une combustion incomplète, avec suie et monoxyde de carbone.
- Le monoxyde de carbone ne se voit pas et ne se sent pas : seul un détecteur peut donner l'alerte.
- Dans 2 H₂O, le 2 devant compte des molécules : 2 molécules d'eau, soit 4 atomes H et 2 atomes O.
Vocabulaire
- Hydrocarbure
- Molécule formée seulement d'atomes de carbone et d'hydrogène.
- Combustion complète
- Combustion avec assez de dioxygène, qui produit du CO₂ et de l'eau.
- Combustion incomplète
- Combustion avec trop peu de dioxygène, qui produit suie et monoxyde de carbone.
- Monoxyde de carbone
- Gaz CO incolore, inodore et très toxique.
- Suie
- Dépôt noir de carbone laissé par une combustion incomplète.
- Combustible fossile
- Gaz naturel, pétrole ou charbon, formés très lentement et non renouvelables.
Teste-toi
3 questions pour vérifier, corrigées tout de suite.
Flashcards
Essaie de répondre avant d'ouvrir la carte.
Quelle est la formule du méthane ?
CH₄ : 1 atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène. C'est le principal constituant du gaz naturel.
Quelle est la formule du butane ?
C₄H₁₀ : 4 atomes de carbone et 10 atomes d'hydrogène. Il est vendu en bouteilles.
Quels sont les produits de la combustion complète du méthane ?
Du dioxyde de carbone et de l'eau.
La suite dans Réviz
4 autres questions, 5 autres flashcards, la carte mentale du chapitre, et ce qui coince qui revient au bon moment jusqu'au contrôle.
Ce que le programme attend
- Connaître les formules du méthane (CH₄) et du butane (C₄H₁₀)
- Identifier les produits d'une combustion complète d'un hydrocarbure : dioxyde de carbone et eau
- Écrire l'équation de la combustion complète du méthane : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
- Distinguer combustion complète (flamme bleue) et combustion incomplète (flamme jaune, suie, monoxyde de carbone)
- Connaître les dangers du monoxyde de carbone et les gestes de prévention
- Relier les combustions d'énergies fossiles à l'augmentation du dioxyde de carbone dans l'atmosphère
Référence : Physique-chimie cycle 4, partie habituellement traitée en 4e (BO spécial n°11 du 26/11/2015, ajusté BO n°31 du 30/07/2020). Une erreur dans cette fiche ? Signale-la, elle sera corrigée.