corrigé
Combustion
d'hydrocarbures :
Equation de la réaction de combustion complète
d'un hydrocarbure de formule CxHy dans
le dioxygène :
CxHy + (x+0,25 y)O2 = x
CO2 + ½y H2O
Les atomes d'azote contenus dans une molécule
organique à l'issue de la combustion de celle-ci se
retrouvent sous forme de N2 ou d'oxydes d'azote
suivant l'excès de dioxygène.
Condition entre x, y et z pour qu'un explosif soit
"suroxygéné" :
Le dioxygène se trouve en proprotions
stoechiométriques si le nombre z d'atomes
d'oxygène est égal à : z =2(
x+0,25y)
Il y a excès de dioxygène si z >
2x+½y
Un excès d'oxygène :
- Oxyde N2 et N2 O en
NOx : la quantité de NOx
augmente
- Oxyde CO en CO2 : la quantité de CO
formé diminue.
Mélange oxydant
réducteur :
oxydant : espèce susceptible de gagner un
(des) électron(s) dans une réaction de
réduction : Ox1 + n1
e- = red1.
réducteur : espèce susceptible de
céder un (des) électron(s) dans une
réaction d'oxydation : red2 =
Ox2 + n2 e-
Un complexe métal-ammine tel que
Cu(NH3)42+ peut être
interprété comme une espèce où
coexistent un oxydant et un réducteur :
L'ion cuivre II peut être réduit en cuivre
métal : Cu2+ + 2e- = Cu(s)
l'ammoniac peut être oxydée en N2
: 2 NH3 = N2 + 6H+ +
6e-.
Equation de décomposition du nitrite
d'ammonium : NH4NO2(s) =
N2 + 2H2O
Synthèse de la
pentrite :
La pentrite
C5H8N4O12 est
sous oxygénée : z = 12 ; 2x+½y = 14 ; z
< 2x+½y.
Les atomes d'hydrogène du groupe CH3 du
méthanal possèdent des
propriétés acide :
L'arrachement par une base d'un hydrogène en
position a du groupe carbonyle
>C=O, donne un anion très stabilisé : en
conséquence cet hydrogène est acide.
Formule semi-développée du produit de formule
brute C3H6O2 obtenu par
réaction de l'éthanol sur le méthanal
en milieu basique : HO-CH2-CH2-CHO
Cette réaction s'appelle aldolisation. Son
mécanisme :
Formule semi-développée du produit de formule
brute C5H10O4, noté
A, obtenu par réaction entre un équivalent
d'éthanal et de trois équivalents de
méthanal en milieu basique :
[HO-CH2]3C--CHO
Catégorie de réactions à
laquelle appartient la transformation
représentée par l'équation (1) :
oxydo-réduction
A + HCHO + H2O=
C(CH2OH)4+HCOOH (1).
oxydation : HCHO + H2O = HCOOH +
2H+ + 2e-.
réduction de la fonction aldehyde de A en alcool :
[HO-CH2]3C--CHO+
2H+ + 2e- =
[HO-CH2]4C
Passage à la
pentrite :
Equation de la réaction d'autoprotolyse de l'acide
nitrique :
2HNO3 =
H2NO3+ +
NO3-
Cation obtenu lorsque l'acide conjugué de l'acide
nitrique perd une molécule d'eau :
NO2+ nitronium
Le pentaérythrytol C(CH2OH)4
traité par l'acide nitrique fumant, conduit à
la pentrite : le mécanisme réactionnel pour
cette transformation.
Explosion de la
pentrite :
Lors de son explosion la pentrite se décompose de
façon totale :
Pentrite (s) = 2N2(g) + 4H2O(g) +
3CO2(g) + 2CO(g) (2)
Dans un réacteur de volume fixe V=1,0 L, initialement
vide, on introduit m=100 g de pentrite à
Tini = 300 K. Par un raisonnement sur
l'énergie interne de la réaction (2), on peut
calculer que la température atteinte par le
mélange à l'issue de la réaction (2)
conduite dans des conditions adiabatiques est
Texp= 4600 K.
Calcul de la pression d'explosion Pexp
dans le réacteur à l'issue de la
réaction (2) à la température
Texp:
M(pentrite) =316 g/mol ; n(pentrite = m/M=100/316 =
0,3154 mol
n(gaz) = 11 * n(pentrite) =3,48 mol
Pexp = nRTexp/V=3,48*8,31*4600 /
10-3 = 1,33 108 Pa = 1,33
103 bar.
Texp = 4600 K : le récipient ne peut ni
rester sous forme solide ou liquide à 4600 K.
Pexp=1,33 103 bar : le
récipient ne peut pas supporter de telles
pressions.
