1. Le propane explosif

SERVICE DES RESSOURCES ÉDUCATIVES
051-504
CHIMIE
Juin
3e année du 2e cycle du secondaire
Épreuve de la compétence 2
Outils d’évaluation
2011

2
PRÉCISIONS
La clé de correction qui suit contient les éléments de réponse attendus pour chacun des
critères d’évaluation ciblés de la compétence disciplinaire 2 du programme de Chimie. Lors de
la présentation de ses calculs, l’élève qui s’assure d’utiliser adéquatement les chiffres
significatifs se verra accorder une majoration de son résultat global d’un demi-échelon.
(Exemple : résultat global 4 converti à 4+)

3
1. Le propane explosif
a) Il existe deux façons de résoudre ce problème :
Version 1
C3H8 (g) + 5 O2(g)  3 CO2(g) + 4 H2O(g)
Puisque la masse molaire du C3H8(g)= 44,11 g/mol
n =
m
M
=
3
9,00x10 g
44,11 g/mol
= 204 mol de propane donc 612 mol de CO2 (g)
Puisque P = 105,1 kPa et T= 30 °C + 273 = 303 K
V =
nRT
P
=
V = 1,47 x 104 L
Version 2
Calcul de la masse de CO2 produite
C3H8(g) + 8 O2(g)  3 CO2(g) + 4 H2O(g)
44,11g 132 g
9,00 kg x x = 2,69 x104 g
Calcul du nombre de moles de CO2 produites
1 mol CO 2 = 44,01 g
x = 2,69 x104 g
x = 611 mol
Calcul du volume de CO2 produit
Puisque : 1 mol TPN = 22,4 L
Alors 611 mol = x
x = 1,37x104 L
Calcul du volume final de CO2 produit
V1 = 1,37x104 L CO2
P1 = 101,3 kPa
n1 = n2
T1 = 273 K
V2 = ?
T1 = 30 °C + 273 = 303 K
P2 = 105,1 kPa
1
11
T
VP
=
2
22
TVP
4
(101,3kPa) (1,37x10 L).
(273k)
=
2(105,1kPa)• (V )
(303K)
donc V2 = 1,47 x 104 litres
612 mol x 8,31
kPaL
molK
x 303 K
105,1 kPa

4
1. Le propane explosif
b) P1 = 135 kPa
T1 = 15oC + 273 = 288 K
T2 = 3 000 oC + 273= 3 273 K
P2 = x
V1 = V2
n1 = n2
Loi de Gay-Lussac
1
1
P
T
=
2
2
P
T
135kPa
288K
=
2P
3273K
P2 = 1,53 x 103 kPa
Si la température augmente, l’agitation des molécules augmente, ce qui provoque une
augmentation des collisions et donc une augmentation de la pression.
c) Expliquez, en utilisant la théorie cinétique des gaz, les trois étapes de l’explosion.
- Il y a une ouverture de la bonbonne permettant au gaz de
s’échapper, la pression à l’intérieur étant plus grande que la
pression à l’extérieur de la bonbonne.
- La pression baisse brusquement dans le réservoir.
- Le gaz s’échappe, ce qui augmente ainsi l’espace vacant dans la
bonbonne.
- Le propane passe donc de la phase liquide à gaz pour combler
le vide.
- La pression augmente brusquement dans le réservoir, exerçant
une force plus grande pour faire sortir le gaz.
- Le propane liquide est devenu presque entièrement gazeux. La
pression est donc énorme pour ce volume. Par conséquent, la
bonbonne se rompt. Comme il s’agit de propane, un gaz
inflammable, une explosion pourrait se produire.

5
LE PROPANE EXPLOSIF (QUESTIONS A ET B)
51
Applique correctement la loi générale des gaz ou la loi des gaz parfaits en
tenant compte des rapports stœchiométriques.
4
En plus des éléments retrouvés au niveau 3, l’élève :
Applique correctement la loi générale des gaz ou la loi des gaz parfaits en
tenant compte des rapports stœchiométriques.
Erreur de calcul mineure, telle que la conversion des C en K.
3
En plus des éléments retrouvés au niveau 2, l’élève :
Applique correctement la loi générale des gaz ou la loi des gaz parfaits pour l’un
des problèmes à résoudre.
2
Erreurs de calcul telles que l’application de la stœchiométrie, erreurs dans le
calcul du nombre de moles.
1
Reformule simplement les informations fournies.
LE PROPANE EXPLOSIF (QUESTION C)
52
En plus des éléments retrouvés au niveau 4, l’élève :
Intègre à son explication la diffusion du propane et sa vaporisation et explique
l’augmentation du nombre de particules gazeuses à l’étape 2.
4
En plus des éléments retrouvés au niveau 3, l’élève :
Intègre à son explication la diffusion du propane ou sa vaporisation et explique
l’augmentation du nombre de particules gazeuses à l’étape 2.
3
En plus des éléments retrouvés au niveau 2, l’élève :
Intègre à son explication la diffusion du propane ou sa vaporisation ou explique
l’augmentation du nombre de particules gazeuses à l’étape 2.
2
Explique la variation de pression dans les trois étapes de l’explosion.
1
Reformule simplement les informations fournies dans les textes et les
illustrations sans intégrer dans son explication les concepts relatifs aux gaz.
Critères évalués
Utilisation pertinente des concepts
Production d’explications ou de solutions pertinentes
Justification adéquate des explications
1
La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. De plus, lorsqu’indiqué, des aspects
de la compétence qui sont jugés acquis à un niveau donné le sont de manière implicite dans la description des niveaux supérieurs.
2
La grille fournie décrit les indices observables les plus signifiants de l’atteinte d’un échelon. De plus, lorsqu’indiqué, des aspects
de la compétence qui sont jugés acquis à un niveau donné le sont de manière implicite dans la description des niveaux supérieurs.