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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Module 3
Sciences physiques:
LES RÉACTIONS CHIMIQUES
PROGRAMME D’ÉTUDES - SCIENCES INTÉGRÉES 1236 (VERSION PROVISOIRE 2011)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Aperçu du module
Introduction
Après avoir acquis une compréhension de la structure atomique et du
tableau périodique en 9e année, l’étude des réactions chimiques
fournit aux élèves l’occasion d’appliquer leurs connaissances de la
structure atomique à la manière avec laquelle les composés chimiques
réagissent. En nommant et en écrivant des composés communs, ioniques
ou moléculaires, et en équilibrant une variété de types d’équation, les
élèves commencent à faire des liens avec une variété d’exemples chimiques
de la vie quotidienne.
Objectif et contexte
Dans ce module, l’accent est mis sur les contextes sociaux et environnementaux des sciences et des technologies associés à la pollution de l’air et de l’eau, et on devrait se concentrer principalement sur
l’observation et l’étude. Toutefois, il existe des occasions pour la prise de
décision ainsi que pour la technologie de conception dans les éléments de
recherche en laboratoire du présent module. Le Canada Atlantique offre
un contexte possible pour ce module étant donné qu’il est particulièrement affecté par les précipitations acides et d’autres formes de pollution
atmosphérique dues aux vents dominants de l’Amérique du Nord. Ces
vents transportent de grandes quantités de polluants atmosphériques
depuis les régions plus peuplées et plus industrialisées des États-Unis et
du Canada. Le problème est rendu encore plus compliqué par nos
propres industries et centrales énergétiques. De plus, la plus grande partie
de notre région est constituée de minces couches de sol et d’un substrat rocheux granitique, qui la rendent très sensible aux dommages des
précipitations acides. Dans ce contexte, les élèves examineront
comment les réactions chimiques sont associées aux problèmes d’origine
technologique, comme les pluies acides, et étudieront certaines mesures
pouvant être prises pour contrer les effets des pluies acides.
Liens avec les autres
programmes d’études
de sciences
L’étude des réactions chimiques de niveau I est facilement reliée aux sujets
étudiés dès le primaire, au cours duquel les propriétés chimiques/physiques, les solides et les liquides et la nature des modifications
chimiques ont été introduits. Ces premières considérations sur les états
de la matière sont étudiées plus en détail au niveau élémentaire, lors de
l’étude des propriétés et des changements de la matière. En 7e année, les
élèves ont étudié plus en détail le concept des mélanges et des solutions.
Tel que susmentionné, il existe des liens très forts entre les sujets sur la
structure atomique étudiés en 9e année et la chimie étudiée au niveau I.
Pour ceux qui poursuivront l’étude de la chimie au niveau II et au niveau
III, le matériel couvert en 7e et 9e années et au niveau I constituera une
base solide sur laquelle ils pourront s’appuyer pour l’étude plus détaillée
de sujets classiques de la chimie, comme les acides et les bases, les solutions, la stoechiométrie et l’électrochimie.
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PROGRAMME D’ÉTUDES - SCIENCES INTÉGRÉES 1236 (VERSION PROVISOIRE 2011)
MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Résultats d’apprentissage
(Tiré du document pancanadien Cadre commun de résultats d’apprentissage des sciences de la nature M à 12)
L’élève doit pouvoir:
STSE
Nature des sciences et de la
technologie
114-8 décrire l’utilité des systèmes
de nomenclature scientifique
Interactions entre les sciences et la
technologie
116-3 identifier des exemples de
technologies dont le développement
repose sur la compréhension
scientifique
116-5 décrire le fonctionnement
de technologies domestiques
et industrielles, en utilisant des
principes scientifiques
Contextes social et
environnemental des sciences et de
la technologie
117-1 comparer des exemples
illustrant comment la société
appuie et influence les sciences et la
technologie
117-5 donner des exemples qui
illustrent comment les sciences
et la technologie sont une partie
intégrante de sa vie et de sa
communauté
117-7 identifier et décrire des
carrières fondées sur les sciences
et la technologie et ayant trait à la
discipline scientifique à l’étude
118-5 défendre une décision ou un
jugement et démontrer qu’il peut
exister des arguments pertinents
issus de différentes perspectives
HABILETÉS
CONNAISSANCES
Identification du problème et
planification
319-2 (I) classifier des substances
en tant qu’acides, bases ou sels selon
leurs caractéristiques, leur nom et
leur formule
212-3 concevoir une expérience
en identifiant et en contrôlant les
variables importantes
212-8 évaluer et sélectionner des
instruments qui conviennent
à la collecte de données, et des
démarches qui conviennent à
la résolution de problèmes, la
recherche et la prise de décisions
Réalisation et enregistrement de
données
213-2 réaliser des procédures en
contrôlant les variables importantes
et en adaptant ou en poussant plus
loin des procédures, au besoin
213-5 compiler et organiser des
données selon des formats ou des
traitements appropriés qui facilitent
l’interprétation des données
213-9 démontrer une connaissance
des normes SIMDUT et
sélectionner et utiliser des
techniques convenables pour la
manipulation et le rangement de
matériel de laboratoire
Analyse et interprétation
214-5 interpréter des régularités
et des tendances dans les données
et inférer ou calculer des rapports
linéaires et non linéaires entre des
variables
214-15 proposer d’autres solutions
à un problème pratique donné,
identifier les forces et les faiblesses
possibles de chacune et en choisir
une comme point de départ pour
l’élaboration d’un plan
321-2 décrire comment la
neutralisation implique l’utilisation
d’un acide pour atténuer une base,
ou vice versa
319-1 (I) nommer et écrire des
formules pour certains composés
moléculaires communs, y compris
l’utilisation de préfixes
319-1 (II) nommer et écrire des
formules pour certains composés
ioniques communs (binaires et
complexes), en utilisant le tableau
périodique, une liste d’ions et la
nomenclature appropriée pour les
ions métalliques et non métalliques
319-2 (II) classifier des substances
en tant qu’acides, bases ou sels selon
leurs caractéristiques, leur nom et
leur formule
319-3 illustrer, au moyen de
formules chimiques, une gamme de
composés naturels et synthétiques
qui contiennent du carbone
321-1 représenter des réactions
chimiques et la conservation de
la masse au moyen de modèles
moléculaires et d’équations
symboliques équilibrées
321-3 illustrer comment des
facteurs, tels que la chaleur, la
concentration, la lumière et la
surface de contact, peuvent affecter
des réactions chimiques
Communication et travail d’équipe
215-6 travailler en collaboration
avec des membres d’une équipe
pour élaborer et réaliser un plan
et traiter des problèmes au fur et à
mesure qu’ils surviennent
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
L’étude des réactions chimiques est un élément clé pour comprendre la nature.
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• donner des exemples sur la
manière avec laquelle les sciences
et la technologie forment une
partie intégrante de leur vie et de
leur communauté en
étudiant des exemples courants
de combustion (117-5)
- définir la chimie et la matière
- identifier des exemples de
chimie et de technologie puisés
dans leur vie de tous les jours
• Démontrer une connaissance
des normes du SIMDUT en
sélectionnant et en appliquant
des techniques adéquates pour la
manipulation et l’élimination de
matières utilisées au laboratoire
(213-9)
- décrire le système de renseignements SIMDUT et son
utilisation
- identifier les huit symboles du
SIMDUT
- décrire les FS et leur utilisation
- identifier les neuf catégories
présentes sur les FS
• au moyen de la résolution de
problème, évaluer et sélectionner
des méthodes/tests appropriés
pour étudier la présence de composés chimiques (212-8)
- parmi ceux-ci O2, H2, CO2,
H2O, acides, bases et sels
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Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
Les élèves devraient observer et décrire plusieurs réactions chimiques
qui font partie intégrante de leur quotidien. Les enseignants devraient
donner aux élèves l’occasion de réaliser le fait que des réactions chimiques se déroulent tout autour d’eux tous les jours. Par
exemple, l’oxydation du fer (rouille), la combustion de la cire, le vinaigre (CH3COOH) avec la poudre à pâte (NaHCO3), et ainsi de suite.
En demeurant dans le thème de la pluie acide, les élèves pourraient
observer la conversion du dioxyde de soufre. On peut faire barbotter
du dioxyde de soufre dans de l’eau pour produire de l’acide sulfureux
(pluie acide simulée). La production de pluie acide pourrait être vérifiée au moyen de papier pH. Cette activité pourrait établir le contexte
de SBE (pluie acide) pour le restant du présent module.
Des pratiques sécuritaires et une utilisation adéquate de l’équipement
sont très importantes au laboratoire. Pour toutes les activités de laboratoire du présent module, les enseignants devraient s’assurer que les
élèves connaissent les normes du SIMDUT.
Tout produit chimique acheté par l’école est livré avec une fiche
signalétique (FS) que les élèves peuvent étudier. Un exemple de FS est
fourni en annexe.
La présence de divers composés chimiques devrait être déterminée au
moyen de divers tests. Parmi ceux-ci (sans toutefois s’y limiter) :
(i)
oxygène gazeux (éclisse incandescente)
(ii)
hydrogène gazeux (éclisse allumée)
(iii)
dioxyde de carbone (eau de chaux)
(iv)
eau (papier au chlorure de cobalt)
(v)
acide (papier tournesol)
(vi)
base (papier tournesol)
(vii)
solution aqueuse de sel (conductimètre)
Plusieurs de ces tests font partie du cours de sciences de 9e année;
toutefois, un bref rappel peut favoriser l’introduction de l’unité de
chimie. Ces tests chimiques fournissent une occasion aux élèves de
développer des techniques de laboratoire adéquates et de les utiliser.
On s’attend à ce qu’ils choisissent et réalisent un test approprié pour
déterminer une substance chimique inconnue. Par exemple, les élèves
pourraient déterminer quel gaz est produit quand de la craie (CaCO3)
réagit avec du vinaigre (CH3COOH) et/ou quel gaz est produit quand
un ruban de magnésium (Mg) réagit avec de l’acide chlorhydrique
(HCl(aq)).
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
L’étude des réactions chimiques est un élément clé pour comprendre la nature.
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
•
Ressources et notes
Pour le présent module, des expériences pratiques en laboratoire sont
requises et plusieurs facteurs peuvent contribuer à l’évaluation des
élèves.
Performance
Les élèves pourraient faire une recherche sur les diverses formes de
combustible utilisées pour le chauffage domestique des maisons de leur
communauté, en faire une liste et les présenter. (117-5)
Papier et crayon
Les élèves pourraient faire une liste des produits chimiques que l’on
peut retrouver à la maison. En groupe, ils pourraient diviser cette liste
et vérifier les FS du SIMDUT pour voir comment ces produits
chimiques devraient être manipulés et stockés. Ils devraient consigner
leurs résultats sous forme de tableau pour le groupe et afficher ce
dernier sur le mur. (213-9)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• décrire l’utilité des systèmes
de nomenclature scientifique
de l’UICPA pour faire passer
l’information chimique (114- 8)
- définir molécule, formule
moléculaire, formule
empirique, ion polyatomique,
ion simple et unité de formule
- définir une solution aqueuse
(aq)
- définir un électrolyte et un
non-électrolyte (solution
électrolytique et solution non
électrolytique)
- faire la distinction entre
propriété chimique et propriété
physique
- faire la distinction entre
modification physique et
modification chimique
- faire la différence entre composé ionique et composé
moléculaire
(I) basée sur leur composition
et leurs liaisons
(II) basée sur leurs propriétés
physiques
(Expérience principale)
• nommer et écrire les formules de
composés moléculaires
communs, y compris l’utilisation
de préfixes (319-1)
- déterminer les noms de
composés moléculaires
binaires, en utilisant les règles
de l’UICPA, étant donné les
formules moléculaires et vice
versa
- nommer plusieurs composés
moléculaires en utilisant des
noms triviaux
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Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
UICPA est le sigle pour Union internationale de chimie pure et
appliquée. Les enseignants pourraient utiliser des modèles moléculaires
pour démontrer comment nommer et écrire correctement les
formules moléculaires d’une variété de composés moléculaires,
comme le méthane, l’eau, le peroxyde d’hydrogène, l’ozone, le sucrose,
l’éthanol et le méthanol. Il est important de couvrir non seulement des
noms communs, comme le méthane (CH4), mais aussi une approche
systématique d’utilisation des préfixes mono, di, tri, etc. pour les
composés binaires comme le dioxyde de soufre et le trioxyde de soufre.
En utilisant la nomenclature de l’UICPA, les élèves devraient commencer à apprécier l’utilité d’un système commun de dénomination.
Les enseignants devraient faire remarquer aux élèves que les composés
moléculaires sont constitués de non-métaux, alors que les composés
ioniques sont constitués de métaux et de non-métaux. Il faudrait aussi
noter que les acides commencent habituellement avec de l’hydrogène.
Solution aqueuse : solution dont le solvant est l’eau
Formule moléculaire : formule chimique qui donne le nombre et le
type des différents atomes qui constituent la molécule
Formule empirique : formule chimique la plus simple qui peut être
écrite pour un composé (rapport des nombres entiers d’atomes le plus
petit)
Exemple:
eau
- H2O – formule moléculaire
- H2O – formule empirique
Peroxyde d’hydrogène - H2O2 – formule moléculaire
- H O – formule empirique
I Composés ioniques
(i) mettent en jeu le transfert d’électron(s) résultant en une
liaison ionique
(ii) constitués de deux ions ayant des charges opposées
(métal et non métal, ou combinaison mettant en jeu un
ion complexe)
(iii) existe sous forme de réseau cristallin ionique (pas de
molécules individuelles)
II Composés moléculaires binaires
(i) mettent en jeu le partage d’électrons résultant en une
liaison covalente (diagrammes simples électron/point pour
illustrer les molécules diatomiques)
(ii) composés de deux non-métaux
(iii) existent sous forme de molécule individuelle
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Journal
Les élèves pourraient étudier l’introduction du système de dénomination de l’UICPA, ainsi que du système de l’ACS (American Chemical
Society), et déterminer leurs rôles pour la dénomination des composés.
Ils devraient débattre du besoin d’avoir un système standard pour la
dénomination des composés. (319-1)
Expérience principale : Propriétés
des composés moléculaires et ioniques,
Annexe A
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• nommer et écrire les formules de
composés moléculaires
communs, y compris l’utilisation
de préfixes (319-1) (suite)
• nommer et écrire les formules
de quelques composés ioniques
communs (binaires et complexes), en utilisant le Tableau
périodique, une liste d’ions et la
nomenclature appropriée pour
les ions métalliques et non
métalliques (319-1)
- étant donné les formules de
composés ioniques (y compris
des ions simples et des ions
polyatomiques, des ions qui
peuvent avoir des charges
multiples et des hydrates
ioniques), déterminer les noms
des composés ioniques en
utilisant les règles de l’UICPA,
et vice versa
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
Veillez noter que dans le livre on ne donne les préfixes que jusqu’à six,
les préfixes suivants devraient aussi être inclus
hepta 7 nona 9
octa 8 déca 10
Il y a de nombreux composés chimiques qui sont nommés au moyen
d’un nom trivial. Les élèves devraient être capables de nommer les
composés suivants au moyen de leur nom trivial :
H2 O
eau
H2O2 peroxyde d’hydrogène
NH3
ammoniac
H2S sulfure d’hydrogène
C12H22O11 sucrose
Les élèves devraient savoir que certains éléments existent naturellement sous forme de molécules polyatomiques : H2, N2, O2, et les
halogènes (F2, Cl2, Br2, I2, At2) sont diatomiques, le soufre sous forme
de S8 et le phosphore sous forme de P4
Les élèves devraient avoir une certaine connaissance des ions et de leur
relation avec la structure atomique et le Tableau
périodique (connaissance acquise en 9e année).
Toutefois, une révision de ces points devrait
être faite à ce moment. Les élèves devraient
utiliser les diagrammes de niveaux d’énergie
au lieu des modèles à orbitales présentés dans
leur livre. On donne à droite des exemples de
diagrammes de niveaux d’énergie.
Les élèves devraient s’entraîner à nommer et
écrire des formules ioniques, comme CaO
[oxyde de calcium], Ca(OH)2 [hydroxyde de calcium] , CaCO3 [carbonate de calcium], CaSO4 [sulfate de calcium], associées aux pluies
acides, ainsi que d’autres comme NaCl [chlorure de sodium], NaOH
[hydroxyde de sodium]. L’utilisation de chiffres romains devrait aussi
être couverte pour les composés comme FeO [oxyde de fer (II)] et
Fe2O3 [oxyde de fer (III)]. Une activité au moyen de séquences d’ions
serait très utile à ce moment.
Nomination d’hydrates ioniques :
Nommer la partie ionique comme d’habitude et utiliser un
préfixe pour indiquer le nombre de molécules d’eau par unité
de formule
Exemple :
CuSO4 • 5H2O
Pentahydrate de sulfate de cuivre (II)
Ce sujet est important pour les cours de chimie qui suivront. Les
enseignants devraient faire participer les élèves à la découverte d’une
variété de façons d’accroître leurs connaissances sur la nomenclature.
Nota: un tableau périodique des ions ainsi qu’un tableau des ions
polyatomiques seront fournis.
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Papier et crayon
Les élèves pourraient concevoir un diagramme à utiliser pour la
dénomination des composés. (319-1)
Afin de s’assurer d’une bonne compréhension de la nomenclature, il est
suggéré que l’enseignant soumette plusieurs jeux-questionnaires aux élèves,
suivi d’un test principal.
Papier et crayon
On peut établir des postes dans le laboratoire pour tester les élèves sur
l’écriture des formules. Ces postes pourraient comprendre des formules
à nommer, des noms à mettre sous forme de formules, des modèles en
3D pour déterminer les noms, etc. (319-1)
Présentation et performance
Les élèves pourraient travailler en groupes afin de concevoir un jeu pour
nommer des composés ioniques ou covalents. Les élèves pourraient
tester leur jeu sur d’autres groupes de la classe. (319 1)
PROGRAMME D’ÉTUDES - SCIENCES INTÉGRÉES 1236 (VERSION PROVISOIRE 2011)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• classer des acides, des bases et des
sels simples sur la base de leurs
noms et de leurs formules :
[319-2 (II)]
- nommer et écrire les
formules de quelques acides et
bases communs, en utilisant le
Tableau périodique, une liste
d’ions et les règles pour
nommer les acides
- définir les acides comme des
molécules qui s’ionisent dans
l’eau pour produire des ions
hydrogène (H+)
- identifier les propriétés
physiques des acides
- définir les bases comme des
composés ioniques qui
contiennent l’ion hydroxyde
- définir les sels comme des
composés ioniques
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
On devrait aussi introduire les règles pour l’écriture et la dénomination des acides communs.
• Veuillez noter que ces règles ne feront pas partie d’examen soumis
aux élèves.
• Il faudrait faire remarquer qu’avec ces règles les acides sont nommés comme s’ils étaient ioniques, puis convertis avec le nom correct de l’acide
1. _____ ure d’hydrogène
devient acide ____hydrique
Ex. : chlorure d’hydrogène
devient acide chlorhydrique
HCl
HCl(aq)
2. _____ate d’hydrogène
Ex. : sulfate d’hydrogène
H2SO4
devient acide ______ique
devient acide sulfurique
H2SO4(aq)
3. _____ite d’hydrogène
Ex. : nitrite d’hydrogène
HNO2
devient acide ____eux
devient acide nitreux
HNO2(aq)
NOTA : quand « sulf » est la racine on ajoute « ure », et quand
« phosph » est la racine on ajoute « ore » pour que cela sonne mieux.
La définition de l’acide donnée ici a ses limites, mais convient à l’objet
du présent cours.
Les propriétés physiques des acides devraient être déterminées de
manière similaire à celle utilisée pour les propriétés des composés
ioniques et moléculaires. Des déterminations plus approfondies seront
faites ultérieurement. Veuillez noter que les propriétés physiques des
acides ne correspondent ni à celles des composés ioniques ni à celles
des composés moléculaires. Les acides représentent un cas spécial.
(Voir la note aux enseignants dans l’annexe A, Expérience principale
no1)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Journal
Les élèves pourraient écrire leurs propres définitions des acides, des
bases et des sels à partir de leurs expériences de laboratoire. (319-2)
PROGRAMME D’ÉTUDES - SCIENCES INTÉGRÉES 1236 (VERSION PROVISOIRE 2011)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• classer les substances en tant
qu’acide, base ou sel, sur la base
de leurs propriétés caractéristiques (319-2)
- définir une échelle de pH en
termes de mesure de l’acidité,
de l’alcalinité ou de neutralité.
- définir expérimentalement les
acides et les bases en termes
de leurs effets sur le papier
tournesol, pH, goût sur et
amer, réaction avec des métaux
actifs et réaction l’un avec
l’autre
- définir expérimentalement les
sels en termes de conductivité
de leurs solutions aqueuses
• décrire comment la neutralisation consiste à tempérer les effets
d’un acide avec une base et vice
versa (321-2)
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
Les élèves devraient déterminer la présence d’un acide, d’une base,
d’un sel, de dioxyde de carbone et d’eau en faisant des tests avec du
papier pH, de l’eau additionnée de chaux, du papier au chlorure de
cobalt et un conductimètre. Si de l’équipement électronique,
calculatrices à affichage graphique, capteurs à pH, capteurs à CO2,
est disponible, il faudrait encourager son utilisation à ce moment-ci.
Les élèves peuvent tester des substances communes à la maison pour
déterminer si elles sont acides, basiques ou neutres. On peut aussi
utiliser un microscope et une culture de paramécies et diluer de l’acide
sulfurique pour étudier les effets de la pluie acide sur les micro-organismes.
Une étude détaillée des acides, des bases, du pH, etc. n’est pas
envisagée à ce moment-ci, mais les élèves devraient avoir une
compréhension de base des tests de diagnostic simples associés aux
acides, aux bases, aux sels et aux produits principaux de combustion. La présente activité devrait comprendre des renseignements qui
indiquent que les acides ont un goût sur (s’ils sont comestibles), font
virer le papier tournesol bleu au rouge, réagissent avec des métaux
actifs, conduisent l’électricité et neutralisent les bases. De manière
contrastée, les bases sont amères, sont glissantes au toucher, font virer
le papier tournesol rouge au bleu et neutralisent les acides. Les sels
conduisent l’électricité, mais ne font pas changer de couleur le papier
tournesol.
Les élèves devraient illustrer les propriétés de neutralisation de l’oxyde
de calcium (chaux) en le faisant réagir d’abord avec de l’eau (produisant ainsi de l’hydroxyde de calcium basique), puis avec de l’acide
sulfurique dilué. Ceci simulerait la neutralisation d’un lac qui aurait
été affecté par des précipitations acides. Autrement, d’autres combinaisons d’acides et de bases peuvent être utilisées. Les élèves devraient
vérifier le pH, soit avec du papier pH soit avec un pHmètre au fur et
à mesure de l’avancée de l’expérience. De l’équipement électronique,
CBL (dispositifs basés sur des calculateurs) ou unités de captage et de
contrôle, peut aussi être utilisé, si disponible.
Ceci peut être souligné de nouveau, mais cela aurait dû être fait lors
de l’étude des réactions à double remplacement.
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture de formules (suite)
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Performance
Les élèves pourraient apporter des produits chimiques domestiques de
chez-eux et, avec l’autorisation de leur enseignant, les tester afin de les
classer comme acide, base ou sel. Ils devraient consigner leurs résultats
dans un tableau et indiquer les appareils et les techniques qu’ils ont
utilisés pour les obtenir. (319-2, 212-8)
PROGRAMME D’ÉTUDES - SCIENCES INTÉGRÉES 1236 (VERSION PROVISOIRE 2011)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture des équations
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• représenter des réactions
chimiques et la conservation de
la masse en utilisant des modèles
moléculaires et des équations
équilibrées (321-1)
- écrire et équilibrer des
réactions qui illustrent une
variété de types de réactions,
y compris de combustion, de
formation, de décomposition,
de remplacement simple et de
remplacement double
- définir la loi de la conservation
de la masse
- citer les quatre éléments de
preuve pour une réaction
chimique
- prédire les produits de
réactions chimiques, en
indiquant la phase de tous les
réactifs et de tous les produits
(y compris l’utilisation d’une
table de solubilité pour les
réactions en solution)
- définir les réactions
exothermiques et les réactions
endothermiques et
dessiner des diagrammes
d’énergie représentant chacune
d’elles
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
Les élèves devraient équilibrer différents types de réactions chimiques et
confirmer la conservation des atomes, en utilisant des modèles moléculaires. On devrait leur apprendre à identifier les réactifs et à prédire les
produits d’une réaction. Voici quelques suggestions.
L’utilisation de modèles 3D permet aux élèves de mieux visualiser
comment des systèmes naturels fonctionnent et comment des concepts
scientifiques sont appliqués. Une pleine connaissance de la structure
moléculaire précise n’est pas requise au niveau I, mais des modèles
moléculaires devraient être utilisés de manière à ce que les élèves aient
une idée sur quels atomes sont liés à quels atomes.
Les élèves devraient être en mesure de prédire les produits de réactions
simples à la fin de cette section.
1. Combustion
(i) produits de réactions de combustion d’hydrocarbures (composés
organiques comportant des C et des H), ainsi que ceux contenant
des C, des H et des O dans l’oxygène pour produire CO2 et H2O.
(ii) les produits des réactions susmentionnées quand la combustion est
incomplète (en raison d’un manque d’oxygène) comprennent CO
et C.
2. Formation (combinaison)
(i) Métal + non métal produit un composé ionique
Ex :
4Al(s) + 3O2(g) → 2Al2O3(s)
Les enseignants choisissant un contexte de pluie acide devront discuter
des réactions de formation produisant des acides comme :
1.
C(s) + O2(g) → CO2(g)
2.
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + H2O(l)
(ou tout autre hydrocarbure)
3.
CO2(g) + H2O(l) → H2CO3(aq)
acide carbonique
OU
1.
S8(s) + 8O2(g) → 8SO2(g)
2.
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
acide sulfureux
Ces réactions sont aussi des types de réactions de formation. Il n’est pas
nécessaire pour les élèves de savoir comment prédire ces réactions de
formation. Néanmoins, à titre de référence, on les donne ci-après :
(ii) oxyde métallique + eau produit un hydroxyde métallique (base)
Ex :
CaO(s) + H2O(l) → 2Ca(OH)2(s)
(iii)oxyde non métallique + eau produit un acide
Ex :
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
(iv)oxyde métallique + dioxyde de carbone produit un carbonate métallique
Ex :
CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture des équations
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Performance
Les élèves devraient être encouragés à produire et utiliser des modèles
tridimensionnels pour représenter et équilibrer des équations
chimiques. Les modèles tridimensionnels réalisés par les étudiants
peuvent être évalués par l’enseignant en ce qui a trait à leur exactitude
par rapport à la liaison des atomes à d’autres atomes et à la conservation des atomes dans les réactions chimiques. (321-1)
Papier et crayon
Les élèves pourraient écrire une équation équilibrée et indiquer le type
de réaction (combustion, formation, décomposition, remplacement
simple ou double) pour chacune des réactions suivantes :
1. H2O(l) → H2(g) + O2(g)
2. Cl2(g) + LiI(aq) → LiCl(aq) + I2(s)
3. KOH(aq) + H3PO4(aq) → K3PO4(aq) + H2O(l)
4. butane (gaz) + oxygène (gaz) → dioxyde de carbone (gaz) + eau (vapeur)
5. sodium solide + chlore (gaz) → chlorure de sodium solide
(321 1)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture des équations (suite)
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
• représenter des réactions
chimiques et la conservation de
la masse en utilisant des modèles
moléculaires et des équations
équilibrées (321-1) (suite)
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
3. Décomposition
(i) Composé binaire qui produit les éléments qui le composent
Ex : H2O(l) → H2(g) + O2(g)
Il pourrait être bon de noter que l’inverse de toute réaction de formation est une réaction de décomposition. En pratique toutefois, il peut
être très difficile de renverser une réaction de formation.
Généralement, les réactions de remplacement simple ou double ont
lieu en solution.
4. Remplacement simple (Déplacement simple)
(i) métal + composé ionique
Ex : Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4
(ii) non métal + composé ionique
Ex : Cl2(aq) + 2NaBr(aq) → 2NaCl2(aq) + Br2(l)
(iii) métal + acide
Ex : Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
5. Remplacement double (Déplacement double)
(i) deux composés ioniques
Ex : AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
(ii) acide + base (neutralisation)
Ex : 3NaOH(aq) + H3PO4(aq) → Na3PO4(aq) + 3H2O(l)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Une introduction à l’écriture des équations (suite)
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
Performance
Comme exercice final, une évaluation concluante de la présente section
peut comprendre un simple examen pratique. Ceci devrait être conçu
en se basant sur des habiletés simples et des connaissances
acquises dans les activités suggérées.
(212-3, 212-8, 213-2, 213-5, 213-9, 214-15)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Quels sont certains des effets de l’industrialisation et de la pollution associée?
Résultats d’apprentissage
spécifiques
L’élève doit pouvoir:
Les résultats d’apprentissage
suivants pourraient être couverts dans
le cadre d’un projet d’élève indépendant qui peut dépasser les limites
temporelles de la section chimie des
sciences de la 10e année.
• travailler en coopération avec
une équipe pour étudier et
décrire la relation entre les
technologies domestiques et
industrielles et la formation des
pluies acides
(116-5, 215-6, 116 3)
• compiler et organiser des
données sur les précipitations
acides (pH) afin d’interpréter
les tendances de ces données et
déduire ou calculer des
relations linéaires ou non
linéaires parmi des variables
comme le pH en fonction du
temps et de l’emplacement
(213-5,214-5)
• proposer des solutions de
remplacement au problème des
précipitations acides, évaluer
chacune d’elles et en choisir une
sur la base d’un plan d’action,
défendre ce choix
(214-15, 118 5)
• identifier et décrire des
carrières basées sur les sciences et
la technologie, reliées à la pollution atmosphérique (117-7)
Stratégies d’enseignement et d’apprentissage
Les enseignants pourraient demander aux élèves de faire des recherches sur les sources (par exemple les émissions par les automobiles et
les émissions dues à la combustion du charbon) et le degré de précipitations acides dans leur région en collectant divers échantillons d’eau
et en mesurant leur pH pendant une longue période. Les données
ainsi obtenues devraient être rassemblées dans un format approprié
afin de mettre en évidence des tendances et les variations du pH dans
divers endroits. Les élèves devraient travailler en coopération avec les
membres de l’équipe afin de développer et de mettre en œuvre un
plan qui comprendra la compilation et l’organisation de leurs données
afin d’en déduire des tendances.
Les élèves pourraient utiliser des sites Internet et le courriel pour
contacter d’autres régions associées aux précipitations acides. Ils
pourraient utiliser cette information et cette recherche bibliographique pour écrire un rapport équilibré (présentant tous les points
de vue) sur le sujet, basé sur l’information recueillie qui comprendra
des références sur les causes, les mesures correctives possibles et le
potentiel de carrière pour les personnes travaillant dans ce domaine.
Les élèves devraient défendre leur position avec des arguments
pertinents provenant de différentes perspectives et donner des
exemples sur la manière avec laquelle la société soutient et influence
les sciences et la technologie. Ils devraient aussi donner des exemples
de technologies ayant été développées sur la base d’une compréhension scientifique.
• comparer des exemples pour
lesquels la société a utilisé la
présence de la pollution
atmosphérique pour influer sur
des décisions concernant les
sciences et la technologie (117-1)
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MODULE 3 - LES RÉACTIONS CHIMIQUES
Sciences physiques: Les réactions chimiques
Quels sont certains des effets de l’industrialisation et de la pollution associée?
Exemples d’activités d’apprentissage et d’évaluation
Ressources et notes
De nombreuses activités peuvent être organisées avec des groupes coopératifs. Elles peuvent être évaluées non seulement pour le produit (contenu ou
habileté scientifique), mais aussi pour le procédé (participation des élèves
dans des rôles donnés).
Observation informelle/formelle et présentation
Les élèves pourraient présenter leur recherche sur les précipitations
acides à toute la classe. (118-5)
Journal et portfolio
Des rubriques d’activité de groupe peuvent être conçues (ou utilisées)
pour évaluer les projets de recherche; on peut demander aux élèves
d’écrire un journal sur leurs projets de recherche ou d’écrire un résumé
de leur travail pour inclure dans leurs portfolios. (213-5, 214-5, 215-6)
Papier et crayon et présentation
Les projets à plus long terme sur les précipitations acides devraient
être évalués en termes de qualité de la recherche, de préparation et de
présentation finale. Cette présentation peut prendre diverses formes,
comme une page Web, un dépliant ou une brochure d’information,
une publicité dans un journal ou une annonce pour la radio. Les élèves
devraient consulter des exemples ou suivre une rubrique établie. Les
évaluations devraient porter sur plus que le contenu scientifique et
inclure la langue, la manière avec laquelle les idées sont exprimées et les
façons avec lesquelles différents médias sont utilisés pour la recherche et
la présentation. (117-1, 117-7, 118 5, 213-5, 214- 5, 214-15)
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