Une flamme, deux produits
La flamme bleue de la gazinière brûle du méthane, le gaz naturel. Tiens un verre froid au-dessus : de la buée. Fais barboter les gaz dans l’eau de chaux : elle se trouble. Une seule flamme, DEUX indices — cette combustion fabrique deux produits invisibles. Viens les démasquer, puis compter leurs atomes.
L'essentiel
Le méthane est le gaz naturel qui alimente les cuisinières et les chaudières. Quand il brûle complètement, il fabrique deux produits : du dioxyde de carbone et de l'eau. On l'écrit avec l'équation déjà prête : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.
On repère le dioxyde de carbone avec l'eau de chaux (elle se trouble) et l'eau avec la buée qui se dépose sur une paroi froide.
L'idée à retenir
La combustion complète du méthane (CH₄, le gaz naturel) est modélisée par l’équation déjà ajustée : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Elle forme DEUX produits : le dioxyde de carbone, qui trouble l’eau de chaux, et l’eau, qui se dépose en buée sur une paroi froide. L’équation respecte la conservation des atomes : 1 carbone, 4 hydrogènes et 4 oxygènes de chaque côté — et le 2 devant O₂ est un coefficient, jamais un indice.
Comprendre
Le méthane, de formule CH₄, est le principal constituant du gaz naturel utilisé pour cuisiner et se chauffer. Sa combustion complète est modélisée par une équation de réaction, utilisée ici déjà ajustée : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. À gauche, les réactifs : le méthane (CH₄) et le dioxygène (O₂).
À droite, les produits : le dioxyde de carbone (CO₂) et l'eau (H₂O). La combustion du méthane forme donc deux produits, alors que celle du carbone n'en formait qu'un. La raison est dans la composition du méthane : sa molécule contient des atomes de carbone et des atomes d'hydrogène.
Le carbone donne le dioxyde de carbone ; l'hydrogène, en se combinant avec l'oxygène, donne l'eau. On met en évidence chacun des deux produits : le dioxyde de carbone avec l'eau de chaux, qui se trouble, et l'eau grâce à la buée qui se dépose sur une paroi froide placée au-dessus de la flamme. Les nombres 2 placés devant O₂ et H₂O sont des coefficients : ils indiquent combien de molécules interviennent, sans modifier les molécules elles-mêmes.
On vérifie la conservation des atomes : un carbone de chaque côté, quatre hydrogènes de chaque côté et quatre oxygènes de chaque côté. Cette combustion se produit, complète, dans les brûleurs bien alimentés en air d'une cuisinière ou d'une chaudière à gaz.
Le cours
Le méthane (CH₄) est le principal constituant du gaz naturel, utilisé au quotidien pour la cuisine et le chauffage. Sa combustion complète est une transformation chimique modélisée par l'équation de réaction, ici déjà ajustée : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Les réactifs sont le méthane et le dioxygène ; les produits sont le dioxyde de carbone et l'eau.
La combustion du méthane forme donc deux produits, contrairement à celle du carbone qui n'en donne qu'un seul : cela s'explique par la composition de la molécule de méthane, qui contient des atomes de carbone et des atomes d'hydrogène. Les atomes de carbone se retrouvent dans le dioxyde de carbone ; les atomes d'hydrogène, combinés à l'oxygène, forment de l'eau. On identifie les deux produits par deux tests : l'eau de chaux, qui se trouble en présence de dioxyde de carbone, et la buée qui se dépose sur une paroi froide, révélant la formation d'eau.
Les nombres 2 placés devant O₂ et H₂O sont des coefficients : ils comptent les molécules, sans jamais modifier les formules (on ne touche pas aux indices, les petits nombres). L'équation respecte la conservation des atomes : un atome de carbone à gauche comme à droite, quatre atomes d'hydrogène de chaque côté (dans CH₄ et dans 2 H₂O) et quatre atomes d'oxygène de chaque côté (dans 2 O₂, et dans CO₂ plus 2 H₂O). Interpréter la combustion du méthane, c'est donc lire cette équation, nommer ses deux produits et savoir comment les mettre en évidence.
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Les erreurs fréquentes
- La combustion du méthane ne produit que du dioxyde de carbone, comme celle du carbone.
- Le méthane contient aussi des atomes d'hydrogène : sa combustion complète produit deux substances, du dioxyde de carbone ET de l'eau, comme le montre l'équation CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.
- Le nombre 2 devant O₂ change la molécule de dioxygène.
- Le 2 placé devant une formule est un coefficient : il indique le nombre de molécules, sans modifier la molécule elle-même. On ne touche jamais aux indices (les petits nombres à l'intérieur de la formule).
Tu maîtrises la notion si…
- Écrire et interpréter l'équation ajustée de la combustion du méthane : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.
- Nommer les deux produits (dioxyde de carbone et eau) et indiquer comment les mettre en évidence (eau de chaux ; buée sur une paroi froide).
- Vérifier la conservation des atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène, et relier le méthane au gaz naturel utilisé pour cuisiner et se chauffer.
Vérifie que tu as compris
Quels sont les deux produits de la combustion complète du méthane (CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O) ?
Réponse Du dioxyde de carbone et de l'eau
Le méthane contient du carbone et de l'hydrogène : sa combustion complète produit du dioxyde de carbone (test à l'eau de chaux) et de l'eau (buée sur une paroi froide).
Dans l'équation CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, que représente le nombre 2 placé devant O₂ ?
Réponse Un coefficient : le nombre de molécules de dioxygène
Le 2 devant O₂ est un coefficient : il indique qu'il faut deux molécules de dioxygène. Il ne modifie pas la molécule elle-même ; on ne touche jamais aux indices (les petits nombres à l'intérieur de la formule).
Le carbone et le méthane brûlent tous deux en formant du dioxyde de carbone, mais seul le méthane produit aussi de l'eau. Pourquoi ?
Réponse Le méthane (CH₄) contient de l'hydrogène, qui forme de l'eau ; le carbone (C) n'en contient pas
La formule du méthane, CH₄, contient du carbone ET de l'hydrogène : le carbone donne du dioxyde de carbone et l'hydrogène donne de l'eau. Le carbone seul (C) n'a pas d'hydrogène : il ne peut pas former d'eau.
S'entraîner sur cette notion
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Deux produits : du dioxyde de carbone ET de l’eau.
Compte les indices autour de la flamme : à gauche, le verre froid se couvre de buée (de l’eau se forme) ; à droite, l’eau de chaux se trouble (du dioxyde de carbone se forme). La combustion complète du méthane fabrique donc deux produits.
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O : 1 C, 4 H, 4 O de chaque côté.
Compte avec le tableau : carbone — 1 dans CH₄, 1 dans CO₂ ; hydrogène — 4 dans CH₄, 4 dans les 2 H₂O (2 × 2) ; oxygène — 4 dans les 2 O₂, et 4 à droite (2 dans CO₂ + 2 dans les 2 H₂O). Autant de chaque sorte d’atome des deux côtés : l’équation est ajustée. Et regarde le 2 en or : c’est un coefficient, il compte les molécules — l’indice, lui, ne se touche jamais.
Buée → de l’eau · eau de chaux troublée → du CO₂.
Suis les traits pleins : la buée sur le bécher froid met en évidence l’eau, et l’eau de chaux qui se trouble met en évidence le dioxyde de carbone. Les liaisons barrées sont les pièges : la buée ne prouve jamais le CO₂, et le trouble de l’eau de chaux ne prouve jamais l’eau.
Le carbone n’a pas d’hydrogène : sa combustion ne forme pas d’eau.
Compare les deux molécules : le carbone (C) et le méthane (CH₄) contiennent tous les deux du carbone, d’où le dioxyde de carbone dans les deux cas. Mais seul le méthane possède des atomes d’hydrogène — ce sont eux qui, combinés à l’oxygène, forment l’eau de la buée. Pas d’hydrogène dans le charbon → pas d’eau au-dessus du barbecue.
Dans le même chapitre
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