XIV. Fractions molaires
ou
les conséquences du chauffage au gaz butane

(cf. chapitre I § III.2.1)

Enoncé

Le butane C4H10 est utilisé comme combustible domestique. Il brûle en présence d'oxygène O2 selon l'équation bilan (à équilibrer) :

…C4H10 + …O2 …CO2 + …H2O

On fait brûler 464 g de butane C4H10 provenant d'une bouteille dans une pièce de 30 m3 contenant de l'air, mélange d'oxygène O2 et d'azote N2 de pression partielle :

P(O2) = 20 260 Pa ; P(N2) = 81 040 Pa

1- La température de la pièce étant de 17 °C (290 K), calculer la quantité de matière de O2 et de N2 avant combustion. En déduire la fraction molaire des 2 gaz.

Données : R = 8,314 J mol-1 K-1

Quantité d'oxygène (en mol.) :

Quantité d'azote (en mol.) :

2- Après combustion complète du butane, calculer la quantité de matière de CO2 formée. Déterminer les fractions molaires des 3 gaz O2, N2 , CO2 et de l'eau, étant donné que l'eau formée est liquide. On supposera la pièce totalement étanche.

Données : Mbutane= 58 g mol-1

Quantité de matière de CO2 formée (en mol.) :

Fraction molaire de CO2 :

Fraction molaire de O2 :

Fraction molaire de N2 :

Fraction molaire de H2O :