Polution au dioxyde de soufre, combustibles propres, concours technicien de l'industrie et des mines 2009

Aurélie 28/04/10

Polution au dioxyde de soufre, combustibles propres, concours technicien de l'industrie et des mines 2009.

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Pollution au dioxyde de soufre.
Une centrale thermique brule un charbon dont la teneur en soufre est de 1,0%. La consommation horaire en charbon est de 206 tonnes.
Ecrire l'équation de la réaction de combustion complète du soufre S dans le dioxygène.
S(s) + O₂(g) = SO₂(g)
Calculer la masse puis la quantité de matière ( moles) de soufre brulé en une heure.
masse m = 206*0,01 = 2,06 t = 2,06 10⁶ g.
Masse molaire du soufre : M = 32 g/mol
Quantité de matière de soufre n = m / M = 2,06 10⁶ /32 =6,4375 10⁴ ~ 6,4 10⁴ mol.
Déterminer la quantité de matière de dioxyde de soufre formé en une heure.
D'après les nombres stoechiométriques de l'équation , il se forme une mole de SO₂ pour une mole de soufre brûlé.
n(SO₂) = 6,4 10⁴ mol.

En déduire la masse horaire de dioxyde de soufre brûlé.
Masse molaire du dioxyde de soufre : M = 32+2*16 = 64 g/mol
Masse m = n(SO₂) M =6,4375 10⁴ *64 =4,12 10⁶ g = 4,1 tonnes.

Pour lutter contre la pollution atmosphérique par le dioxyde de soufre, on mélange le charbon avec du calcaire ou carbonate de calcium CaCO₃ pulvérisé avant de le faire brûler. L'équation de la réaction s'écrit :
SO₂ + CaCO₃= CaSO₃ + CO₂.
Déterminer la masse de carbonate de calcium consommé en une heure.
D'après les nombres stoechiométriques de l'équation , une mole de SO₂ réagit avec une mole de CaCO₃;
n(SO₂) = n(CaCO₃) =6,4375 10⁴ mol
Masse molaire CaCO₃ : M =40+12+3*16 =100 g/mol
masse de CaCO₃ : m =n(CaCO₃)M =6,4375 10⁴ *100 = 6,4375 10⁶ g = 6,4 10⁶ t.

Combustibles propres.

la production de dioxyde de carbone lors de la combustion complète d'hydrocarbures accroït l'effet de serre. Par conséquent, dans le choix d'un combustible, l'énergie de réaction libérée par mole de dioxyde de carbone formé est un critère intéressant.
Un hydrocarbure non cyclique a pour formule brute C₅H₁₂.
Donner les formules semi-développées et les noms des isomères.

L'équation de combustion du méthane s'écrit : CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O.
Donner les représentations de Levis du méthane, du dioxygène, du dioxyde de carbone et de l'eau.

faire le bilan des liaisons rompues et des liaisons créées
Liaisons rompues : 4 C--H et 2 O=O
Liaisons crées : 2 C=O et 4 O--H
Calculer l'énergie libérée au cours de la réaction.
On donne les énergies de liaison en kJ/mol : D(C-H) =415 ; D(O=O) =498 ; D(C=O) = 804 ; D(H-O) = 463.
Somme des énergies de liaison des liaisons rompues :
4 D(C-H) +2 D(O=O) = 4*415 + 2*498 =2656 kJ/mol.
Somme des énergies de liaison des liaisons créées :
2 D(C=O) +4D(H-O) =2*804+4*463 =3460 kJ/mol.
Energie libérée : 2656-3460 = -804 kJ/mol.
Les énergies par mole de dioxyde de carbone formé pour les combustions du butane et de l'octane sont respectivement de 660 kJ et 636 kJ. Conclure.
A quantité de matière de dioxyde de carbone libéré égale, la combustion d'une mole de méthane libère plus d'énergie que celle d'une mole de butane ou d'octane

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