L'air sec a environ 78 % d'azote gazeux (N2), 21% d'oxygène gazeux (O2) et 1% d'autres gaz, en volume. Cela signifie que nous avons un rapport de 1: 4: 5 d'oxygène gazeux, d'azote gazeux et d'air total, respectivement.
L'air participe à de nombreuses réactions, notamment des réactions d'oxydation comme la combustion. En réalité, cependant, le seul composant de l'air qui réagit est l'oxygène, l'azote étant considéré comme inerte. Mais, bien qu'il ne participe pas à la réaction, l'azote fait partie de l'air de réaction et des gaz finaux produits.
Ainsi, lorsqu'une réaction a lieu avec la participation d'air, il peut être nécessaire de trouver des facteurs tels que: quelle est la masse d'oxygène qui a réagi, quel est le volume d'air, quel est le volume des gaz de réaction finaux, combien d'azote était présent dans l'air et dans les gaz finaux et ainsi de suite contre.
Consultez l'exemple ci-dessous et examinez deux manières d'effectuer ces calculs. Une façon utilise la règle de trois et l'autre utilise le rapport stoechiométrique cité ( 1 (oxygène) : 4 (azote) : 5 (air)):
Exemple:
Supposons qu'un volume de 40 L de méthane (CH4) a été complètement brûlé, dans les conditions ambiantes de température et de pression, produisant du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O). Considérant une composition d'air approximative de 80 % d'azote gazeux (N2) et 20 % d'oxygène gazeux (O2), répondre:
a) Quel est le volume d'oxygène gazeux consommé dans cette réaction ?
b) Quel est le volume d'air nécessaire à la combustion ?
c) Quel est le volume total de gaz à la fin de la réaction ?
Résolution:
a) Pour effectuer ce calcul, nous devons écrire l'équation chimique qui représente la combustion équilibrée du méthane :
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
En considérant que le rendement de la réaction était de 100 %, on a :
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1 L de CH4 2 L d'O2
40 L de CH4 X
x = 40 L. 2 L
1L
x = 80 L d'O2(g)
80 L d'oxygène gazeux ont été consommés dans ces conditions.
b) Si le volume d'oxygène est de 80 L, le volume d'air sera :
20% d'O2 100% aérien
80 L d'O2 X
x = 80 L. 100%
20%
x = 400 L d'air
Une autre façon de résoudre ce problème était d'utiliser le rapport de l'oxygène gazeux à l'air indiqué au début du texte, qui est de 1: 5. Il suffisait donc de multiplier le volume d'oxygène par 5 :
80 L. 5 = 400 L d'air
c) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
1 mol 2 mol 1 mol 2 mol
40 L 80 L 40 L 80 L
De la réaction ci-dessus, nous voyons que 40 L de dioxyde de carbone et 80 L d'eau ont été obtenus, ce qui donne un total de 120 L de produits. Mais, il y a toujours l'azote gazeux présent dans l'air qui ne réagit pas. Donc, nous devons également découvrir quel est son volume:
80% de N2 100% air 80% N2 20% d'O2
x 400 L d'air ou x 80 L d'air
x = 80 L. 400L x = 80 %. 80L
100% 20%
x = 320 L de N2x = 320 L de N2
Ce calcul aurait également pu être fait plus simplement, en utilisant le ratio 1:4:5.
1 Le2 4 N2 ou 5 air 4 N2
80 L x 400 L x
x = 320 Lx = 320 L
Maintenant, il suffit d'ajouter cette valeur à celle des autres gaz pour connaître le volume total de gaz à la fin de la réaction :
120 + 320 = 440L de gaz
Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Participation de l'air aux réactions chimiques »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/participacao-ar-nas-reacoes-quimicas.htm. Consulté le 28 juin 2021.
