sommaire La combustion du fer Exercices

1 Combustion du fer dans l'air

Si l'on chauffe fortement un clou il rougit mais ne brûle pas.

Seul le fer fin peut brûler dans l'air. C'est le cas de la poudre de fer ou de la paille de fer.

etince1.jpg (1125 octets)

paille6.jpg (2410 octets)

Si l'on protège la paille de fer on voit mieux le changement de couleur lors de la combustion, la zone protégée restant gris clair.

magnet.jpg (2966 octets)

couleur.jpg (1258 octets)

couleur2.jpg (710 octets)

L'oxyde de couleur plus foncée est attirée par un aimant. C'est de l'oxyde magnétique.

la réaction chimique peut s'écrire :

            Fer    + dioxygène   -->   oxyde de fer

2 La paille de fer s'alourdit en brûlant.

Utilisons une mini balance sensible au 1/100 de gramme.

balance1.jpg (2955 octets)

balance2.jpg (3098 octets)

balance3.jpg (2838 octets)

paille.jpg (2962 octets)
On équilibre la baguette traversée par une épingle en déplaçant le contre-poids en pâte à modeler. On enflamme. la paille semble devenir moins lourde, mais c'est un effet de l'air chaud qui s'allège.( effet montgolfière) En fin de combustion on constate que la masse augmente Le schéma d'un élève.

Pourquoi la masse augmente ? Au départ sur la bûchette se trouve du fer, à l'arrivée c'est de l'oxyde de fer il y a donc en plus de l'oxygène.

3 La combustion consomme du dioxygène.

Le but est d'observer la combustion du fer dans une enceinte fermée, l'allumage étant commandé de l'extérieur, et de mettre en  évidence la consommation de dioxygène.

Deux fils électriques dénudés à leurs extrémités touchent la paille de fer. Une bouteille en plastique dont on a découpé le fond est placée ouverte sur la paille de fer. Le niveau de l'eau est le même dans la bouteille et à l'extérieur. On referme la bouteille. oxyg.gif (3332 octets)
paille1.jpg (4664 octets)

paille3.jpg (2267 octets)

paille2.jpg (3356 octets)        

 

L'allumage se fait par court-circuit sur une alimentation 12V. La paille de fer s'enflamme. La chaleur dégagée fait dilater les gaz et le niveau dans la bouteille descend. Après refroidissement  le niveau dans la bouteille se stabilise 1cm plus haut qu'au début.

La montée du niveau dans la bouteille montre la consommation d'un gaz,  le dioxygène de l'air. Un oxymètre permettrait de vérifier cela avec plus de précision.

Pour enflammer la paille de fer tout en maintenant le flacon fermé, Lavoisier l'enflammait avec une lentille concentrant le srayons du soleil.

lavois.jpg (5547 octets)

4 La combustion du fer dans le dioxygène pur.

On remplit un bocal de dioxygène pur.

oxyg1.gif (1150 octets)

etincel.jpg (4146 octets)

globule.jpg (1940 octets)

De la paille de fer sert à enflammer du grillage ne brûlant pas dans l'air.  Ce grillage brûle dans le dioxygène. La réaction est très vive avec des étincelles. Des globules d'oxydes de fer en fusion tombent au fond du bocal comme sur le dessin. L'eau sert à protéger le bocal.

 Les globule sont attirés par un aimant, c'est de l'oxyde magnétique.  

Toutes les expériences confirment que         Fer    + dioxygène    -->   oxyde de fer       

5 Que se passe-t-il pour les atomes ?

combfer.gif (10544 octets) Dans la réaction on retrouve uniquement les atomes de départ à l'arrivée et on les retrouve tous. On dit que les atomes se conservent. Ils sont arrangés d'une façon différente.

La formule de l'oxyde magnétique est Fe3O4 ce qui signifie  en moyenne 3 atomes de fer pour 4 atomes d'oxygène. ( sur le dessin 12 atomes de fer pour 16 atomes d'oxygène)

sommaire La combustion du fer Exercices