Propriétés des gaz

[inviteaba21066]

Bonjour, j'ai tenté de résoudre cet exercice mais je ne fais que tourner en rond.

On a un mélange de dihydrogène, de monoxyde de carbone, de méthane CH4 et de dioxygène. Le volume total de ces gaz est de 200ml. On provoque la combustion et après avoir condensé l'eau formée, le volume des gaz est de 100ml. On absorbe le dioxyde de carbone formé en faisant passer le mélage gazeux sur de l'hydroxyde de sodium solide. Le nouveau volume gazeux restant est de 30ml. Sachant que le volume de dioxygène de départ était de 120ml, déterminer les volumes respectifs des différents constituants de départ (conditions N.T.P).


Voilà où j'en suis: Je sais que VO2 (de départ)=120ml et que Vtotal = 200ml
=> VCO+VCH4+VH2= 80ml
J'ai trouvé l'équation de la réaction de combustion : CH4 + 2O2---->CO2 + 2H2O
Intuitivement j'ai écrit les 2 équations suivantes : 4CO + 2O2 ----> 4CO2
2H2 + O2 -----> 2H2O
RMQ: Je ne comprends pas vraiment ce qui passe avec le H2 et CO de mon mélange de départ. Et je me demandais si le CO2 provenant de ma réaction de combustion n'avait pas un volume de 100ml.

Pourriez vous détailler votre raisonnement en indiquant le calcul des volumes de chaque étape?

Merci d'avance.
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[moco]

On va appeler x le volume de H2, y celui de CO, z celui de CH4.
x+y+z = 200 - 120 = 80
Quand tu as tout brûlé et absorbé CO2 et H2O, il reste 30 mL qui ne peut guère contenir que de l'oxygène O2. Donc :
- 90 mL d'oxygène ont servi à brûler H2, CO et CH4.
- Le volume précédent (100 mL) ne contient que l'excès de O2 en question et le CO2 produit par la combustion. Le volume de CO2 est égal à celui de CH4 plus celui de CO. Donc : y + z + 30 = 100 mL, y + z = 70
Donc : x = 80 - 70 = 10 mL
Reprenons les 90 mL de O2 qui a servi à faire brûler H2, CO et CH4. Pour faire brûler 10 mL de O2, il faut 5 mL de O2. Pour faire brûler y mL de CO, il faut y/2 mL de O2. Pour faire brûler z mole de CH4, il faut 2z mL de O2.
le total de tous ces volumes de O2 est 5 + y/2 + 2z = 90 ; Ou encore : y + 4z = 170.
Il te reste un système de deux équations à 2 inconnues :
y + z = 70
y + 4z = 170
J'espère que tu sais résoudre ce système tout seul.

[jeanne08]

- les réactions de combustion de CO et H2 ecrites sont exactes
- le volume de CO2 est 100-30 = 70 mL
- le volume molaire d'un gaz est toujours le même quel que soit le gaz donc les nombres de mol sont proportionnels aux volumes
- il faut utiliser les réactions de combustion : le volume de CO2 obtenu est VCH4 + VCO = 70 mL (1) donc on voit tout de suite que VH2 = 10 mL (2)
- on a mis au départ les 3 gaz combustibles et du dioxygène et il reste 30 mL d'un gaz de départ ( avec le CO2) . On peut penser que c'est du CH4 , du CO ou du O2 .
- on examine les réactions de combustion : il faut , pour tout bruler 2VCH4 +VCO/2+VH2/2 de O2 ... vu les quantités je penche pour un excès de O2
- on a donc utilisé 90 mL de O2 donc 2VCH4 + VCO/2+VH2/2 = 90 mL (3)
A partir de (1), (2) et (3) tu trouves les volumes ...

note : je n'ai pas essayé l'hypothèse qu'il reste du gaz combustible et qu'il n'y a plus de O2 à la fin

[inviteaba21066]

Bonjour , après avoir lu vos posts j'ai tenté de recommencer l'exercice. Cependant, il me reste quelques questions.
Bien sur en regardant les quantités importantes d'O2, intuitivement on se dit qu'il est en excès mais cela va d'un exercice à l'autre, j'aimerais donc avoir une méthode infaillible.

Auriez vous l'aimabilité de m'expliquer comment vous déterminez dans chaque cas si le réactif est limitant ou pas ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaba21066]

Bonjour, après avoir fait travailler mes méninges j'en suis venu à la conclusion suivante.

1.On sait que Vtotal =200ml, que VCO+VCH4+VH2 =80ml(1)
2.De plus on sait que le CO2+ le gaz restant ont un volume de 100ml. On nous donne le volume du gaz restant qui est de 30ml=> VCO2=70ml
3. Par les équations de combustion nous savons que VCO2=VCO+VCH4.
4. Ici je vais tester différentes hypothèse:
Supposons que le gaz restant est du CH4 , dans ce cas mon CO et mon H2 aurait réagit complètement et grace à (1) je détermine le volume de H2 qui est de 10ml. Que vois je ? Et bien que cette hypothèse est à rejeter , puisque dire qu'il y aurait du CH4 dans les 30 ML restants impliquerait que VCO+VCH4+VH2 > 80.

Rmq:Ce raisonnement analogue s'applique au CO et au H2 et finalement je trouve que O2 correspond au 30ml.

J'applique donc ce raisonnement jusqu'au moment où je trouve le bon gaz, ici le O2. Il est vrai que en voyant les quantités importantes de O2 on aurait du le tester en premier lieu. Mais je vous ai écrit ma façon de procéder afin de savoir si elle pouvait fonctionner dans un autre exercice.

Pourriez vous donc vérifier cette méthode ?

Autre question : Existe-il ce genre d'exercice mais avec des combustions incomplètes, autrement dit avec des combustibles en excès? Si oui pourriez vous m'en faire parvenir un ???

Merci beaucoup de votre aide