Analyse d'un mélange de gaz : concours kiné Assas 2012.

. .

. Une cartouche de gaz combustibles porte une étiquette donnant la eomposition suivante : butane, propane et propylène (ou propène). Sachant qu'il est possible de raccorder le défendeur de cette cartouche à un tube à dégagement souple, indiquer un protocole permettant de mettre en évidence la présence de propène dans la cartouche. Faire barboter le mélange de gaz dans une solution de dibrome : la solution brune se décolore. Afin de déterminer la composition du mélange d'hydracarbures contenu dans la cartouche, on réalise la suite d'expériences suivantes.  Addition totale de dibrome sur le propène présent dans la cartouche, dans un réacteur contenant de l'eau de dibrome. Séparation des hydrocarbures : à la ternpérature ambiante, le butane et le propane sont gazeux et le dérivé bromré est liquide. Combustion complète, dans un excès de dioxygène pur, des hydrocarbures saturés recueillis. Écrire l'équation de la réaction entre le propène et le dibrome. Nommer le produit formé. C3H6 + Br2 = C3H6Br2. 1,2-dibromopropane. La pesée du réacteur contenant le dibrome, avant et après passage du courant gazeux rnontre une augmentation de masse de 1,00 g. Quelle est la quantité de matière de propène ayant réagi ? L'augmentation de masse du réacteur est due au propène. Masse molaire  de C3H6 : M = 3*12+6 = 42 g/mol. Quantité de matière de propène : n = 1,00 / 42 =2,381 10-2 ~2,38 10-2 mol.. . . . La combustion complète d'un volume de 2,40 L des hydrocarbures saturés, recueilli à la sartie du réacteur, produit une masse de dioxyde de carhone égale à 16,5 g. Écrire les équations chimiques des combustion complètes du butane et du propane. C3H8 (g) + 5 O2(g) = 3 CO2(g) + 4H2O(g). C4H10 (g) + 6,5 O2(g) = 4 CO2(g) + 5H2O(g). Déterminer les quantités de matière de propane et de butane mises en jeu dans la combustion réalisée. On note x, la quantité de matière de propane et y celle de butane.  Quantité de matière du mélange propane + butane : V / Vm = 2,40 / 24,0 = 0,100 mol. x + y = 0,100, d'où x = 0,100-y. Quantité de matière de dioxyde de carbone : 16,5 / M(CO2) = 16,5 / 44 = 0,375 mol. 3x + 4y = 0,375. 3(0,100-y) +4y = 0,375 ; y = 0,075 mol ; x = 0,025 mol. Déduire des résultats précédents, la composition massique en pourcentage du mélange d'hydrocarbures contenus dans la cartouche. Masse de propène : 2,381 10-2 *M(propène) =2,381 10-2 * 42,0 =1,00 g. Masse de propane : x *M(propane) =0,025 * 44,0 =1,10 g. Masse de butane : y *M(butane) =0,075 * 58,0 =4,35 g. Masse totale des gaz : 6,45 g. % propène : 100*1,00 / 6,45 =15,5 % ; % propane : 100 * 1,1 / 6,45 =17,1 % ; % butane : 100 *4,35 / 6,45 = 67,4 %. Écrire une des réactions chimniques en préçisant les conditions expérimentales permettant de préparer le butane à partir d'un alcène et donner les noms et les formules topologiques de tous les alcènes permettant d'obtenir le butane. Adition de dihydrogène sur un alcène linéaire à 4 atomes de carbone en présence  d'un catalyseur ( nickel de Ranaey ). C4H8 + H2 = C4H10.

menu