4e – 7 – Interpréter les réactions chimiques – Support élève

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4e – 7 – Interpréter les
réactions chimiques
7.1. Masse et réaction chimique
Activité
Expérience :
On introduit dans un flacon de l’eau acidifié et on pose un morceau de
craie à côté. L’ensemble est pesé et on introduit ensuite le morceau de
craie dans le flacon. La pesée est à nouveau effectuée en fin de réaction.
On remarque que la craie à été consommée au cours de l’expérience. Un examen des
produits de la réaction montre qu’il y a eu formation de dioxyde de carbone : il y a eu une
réaction chimique.
On remarque également que la masse n’a pas variée au cours de la réaction chimique :
Au cours d’une réaction chimique, la masse totale des composants est conservé : la masse
des réactifs est égale à la masse des produits formés.
Ceci ne peut s’expliquer que par la conservation de la matière, or les molécules ne sont pas
conservées puisqu’il y a formation de nouveaux corps. les molécules sont donc constituées
de particules plus petites : les atomes.
7.2. Atomes et molécules
DIAPOSITIVE 1 SUR 11
Dimension des atomes
Les molécules sont constituées d’atomes. Il existe 92 atomes naturels et environ 15 atomes
crées par l’homme {montrer la classification périodique des éléments}
Les atomes sont très petits et peuvent êtres représentés par des sphères qui sont
assemblées pour constituer les molécules. Le rayon des atomes est de l’ordre de 100
picomètres (10-12 m). Ces sphères servent à constituer des représentations de molécules
appellées modèles moléculaires.
Symboles des atomes
Tous les atomes semblables ont le même nom et sont représentés par un symbole.
La première lettre de ce symbole est une majuscule (souvent la première lettre du nom
français).
Une seconde lettre est parfois nécessaire, elle s’écrit alors en minuscule.
Hydrogène : H – Carbone : C – Azote : N – Oxygène : O
18
17
16
94
243
247
249
96
97
Es
99
Er
253
Hélium
Néon
Xenon
Xe
54
Radon
Rn
86
168,9
173,0
175,0
69
70
71
Tm Yb
256
254
Fm Md No
100
36
222
Astate
85
Krypton
Brome
210
At
Kr
131,3
Iode
Tellure
53
Argon
Chlore
Soufre
Sélénium
126,9
I
Ar
18
101
102
Lu
257
Lw
103
© 1994-2007 (Révision 22-09-2007), Jean-Luc RICHTER
Fluore
Oxygène
Azote
Phosphore
84
68
254
98
Po
67
251
Cf
52
209
167,3
Ho
66
Te
164,9
Dy
35
10
83,8
Ytterbium
83
Br
Ne
39,9
79,9
127,6
Bismuth
Bi
17
Polonium
51
Cl
Thulium
162,5
34
Erbium
82
Se
209,0
Plomb
Pb
16
Antimoine
in
Etain
Indium
50
35,5
S
121,8
Sb
9
32,1
79,0
Arsenic
Carbone
Silicium
Germanium
Bore
Gallium
33
Holmium
65
Am Cm Bk
95
Thallium
158,9
Gd Tb
Sn
Dysprosium
64
81
As
207,2
Terbium
63
Tl
32
74,9
F
Lutétium
93
Pu
49
Ge
15
8
20,2
Nobélium
92
Np
Zinc
157,3
14
P
O
Mendélévium
237
62
Cadmium
152,0
Si
31,0
118,7
204,4
Mercure
Cuivre
Roentgenium
Platine
Darmstadtium
Rg
111
In
Gadolinium
Palladium
Argent
Or
280
114,8
7
19,0
16,0
Fermium
91
242
80
Au Hg
Pm Sm Eu
238,0
U
150,0
79
31
N
28,1
72,6
Ga
14,0
Einsteinium
90
Pa
Ds
110
200,6
Europium
61
231,0
Nickel
Cobalt
Rhodium
Iridium
60
232,0
Th
Meitnerium
Fer
59
281
48
197,0
13
Berkélium
89
145
Pt
78
Cd
Al
69,7
Curium
Ac
47
112,4
Américium
227
144,2
Nd
Ag
Samarium
58
140,9
Pr
46
30
107,9
Plutonium
57
Ce
29
195,1
Mt
109
Pd
Prométhéum
140,1
45
192,2
Ir
28
65,4
Cu Zn
106,4
Rh
77
63,5
Ni
Neptunium
138,9
La
Hs
108
102,9
268
269
Bh
107
Osmium
Rhénium
264
Os
76
27
Néodyme
Sg
89
88
87
104
105
106
Etat du corps simple correspondant aux éléments :
Noir = Solide ; Rouge = Gazeux ; Vert = Liquide.
Les éléments en rose sont obtenus par synthèse
Re
44
190,2
Hassium
75
Ru
58,7
Co
Uranium
Technétium
74
W
101,1
Ruthénium
Manganèse
Chrome
Vanadium
Niobium
Db
Molybdène
186,2
266
262
43
183,9
26
Praséodyme
Rf
73
42
58,9
Protactinium
Ac
261
Ta
98,8
Mo Tc
Bohrium
227
Hf
25
Cérium
72
La
180,9
55,8
Aluminum
27,0
C
6
Californium
Hydrogène
B
Mn Fe
Thorium
57
24
12,0
5
Numéro atomique
(nombre de charge)
54,9
95,9
Nb
41
Cr
Tungstène
178,5
92,9
Tantale
Scandium
Titane
Zirconium
40
138,9
Hafnium
Césium
Zr
23
52,0
Seaborgium
Ra
39
91,2
V
Lanthane
226,1
Y
22
50,9
Actinium
Fr
Ba
56
88,9
Ti
Dubnium
223
38
137,3
Francium
Cs
55
87,6
21
47,9
Rutherfordium
37
132,9
20
Sc
Yttrium
Potassium
Sr
19
10,8
Fond : Vert = Métaux vrais ; Rose = Non métaux ; Bleu = Semi-Conducteurs ; Jaune = Gaz nobles
Cadre rouge = élément rare
45,0
40,1
Ca
K
Rb
12
Rubidium
39,1
Mg
Lanthane
11
15
14
2
1
Actinium
Sodium
Na
85,5
4
24,3
23,0
13
12
11
10
He
H
Symbole
Beryllium
3
Be
Calcium
Lithium
Li
Magnesium
9,0
Strontium
6,9
9
4,0
1,0
Baryum
1
Radium
H
8
7
6
Masse molaire
atomique
en g.mol-1
Hydrogène
1,0
5
4
3
Lawrencium
2
1
Molécules de quelques corps purs
Les symboles des atomes sont assemblés pour former les formules chimiques des
molécules.
On classe ces molécules en deux grandes familles :
Corps purs simples
Les corps purs simples sont constitués d’atomes tous identiques.
Exemples : Hélium, dioxygène, Ozone, Fullerène.
L’ozone possède trois atomes d’oxygène O3, elle permet le maintient de la vie sur terre en
absorbant une grosse partie des rayons ultraviolets de la haute atmosphère, mais l’ozone
est en lui-même un gaz toxique pour l’homme.
Corps composés
Les molécules des corps composés sont constituées à partir d’atomes de types différents.
Exemples : eau, dioxyde de carbone, butane, méthane.
{donner les formules chimiques et expliquer les symboles et indices}
7.3. atomes et réaction chimique
Définition :
Une réaction chimique est un processus par lequel certaines espèces chimiques se
transforment en d’autres espèces chimiques, a la suite du réarrangement des atomes.
Loi de conservation des atomes :
Au cours d’une réaction chimique, les atomes des espèces chimiques qui disparaissent
(réactifs) se retrouvent dans les espèces chimiques qui se forment (produits).
Exemple :
La combustion du carbone est une réaction chimique. Au cours de cette combustion, le
carbone et le dioxygène disparaissent alors qu’un nouveau corps apparaît : le dioxyde de
carbone.
Remarque : Une combustion est une réaction chimique qui nécessite la présence d’un
combustible (carbone) et d’un comburant (dioxygène) placé dans des conditions favorables.
L’équation-Bilan
L’équation-bilan traduit le bilan de la réaction chimique en utilisant les formules des
réactifs et des produits.
Les réactifs sont séparés des produits par une flèche. L’équation-bilan respecte la loi de
conservation des atomes.
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Equation-Bilan de réaction chimique
Lʼéquation-bilan traduit le BILAN CHIMIQUE dʼune réaction, Elle sʼécrit avec les
formules moléculaires.
Pour écrire lʼéquation-bilan on note les formules des réactifs et des produits de la réaction,
séparés par une flèche.
Conservation de la matière
La matière se conserve. Donc les atomes se conservent.
Il y a donc autant dʼatomes de chaque sorte avant et après la réaction.
Pour traduire la conservation de la matière il faut parfois équilibrer lʼéquation-bilan.
Equilibrer une équation-bilan consiste à placer des coefficients entiers devant les formules
chimiques afin de traduire le respect de la loi de conservation de la matière.
Exemple 1
Combustion du Carbone
• Etape 1 : Faire la liste des réactifs et des produits
• Réactifs : Carbone, Dioxygène
• Produit : Dioxyde de carbone
• Etape 2 : Ecrire lʼéquation-bilan en “français”
Carbone + Doxygène → Dioxyde de carbone
• Etape 3 : Remplacer les noms par les formules
C + O2 → CO2
• Etape 4 : Vérifier la conservation des atomes
Réactifs : 1 atome de carbone, 2 atomes dʼoxygène
Produits : 1 atome de carbone, 2 atomes dʼoxygène
Réaction équilibrée
Exemple 2
Combustion du Méthane
1 : Réactifs : Méthane, Dioxygène ; Produits : Dioxyde de carbone, Eau
Exemple : Combustion du carbone dans le dioxygène
Avant la réaction pendant Après la réaction
Réactifs (à gauche) Donnent Produits (à droite)
Carbone Dioxyde de carbone
Dioxygène
Carbone + dioxygène → Dioxyde de carbone
C + O2 → CO2 : Equation-Bilan
1 atome de carbone 1 atome de carbone
2atomes d’oxygène 2 atomes d’oxygène
Equation-bilan de réaction chimique
Structure de l’équation-bilan :
Avant la réaction
Pendant
Après la réaction
Réactifs
(à gauche)
Donnent
Produits
(à droite)
1/ Il faut recenser les réactifs et les produits :
Carbone
Dioxygène
Dioxyde de carbone
2/ Une première équation-bilan en français peut être écrite :
Carbone + Dioxygène
Dioxyde de carbone
3/ On remplace les noms par les formules : Equation-Bilan :
C+O 2
CO2
4/ On vérifie la conservation des atomes :
de carbone
{12 atome
atomes d’oxygène
de carbone
{ 12 atome
atomes d’oxygène
+
Correction d’exercices sur les molécules et les équations-bilan :
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ATOMES, MOLÉCULES ET ÉQUATION-BILAN CHIMIE 4EME
Correction de la feuille d’exercices
Equilibres des équations-
Equilibres des équationsLes exercices longs
bilans
EXOS RAPIDE
9
Saccharose :
C12H22O11
Prendre les lettres dans
C
l’ordre
: Carbone
:
- 12
atomes
H : Hydrogène - 22
atomes
O
: Oxygène - 11
atomes
10
Fructose
6: atomes de
carbone
: C6
12 atomes
6d’hydrogène
atomes d’oxygène
: H12
: O6rassemble la
On
formule
:
C6H12O6
13
Aspartame :
C14H18N2O5
Prendre les lettres dans
l’ordre
:
C
: Carbone
- 14
atomes
H : Hydrogène - 18
atomes
N : Azote - 2
atomes
O
: Oxygène - 5
atomes
A RETENIR
12
1) Dans une combustion le
dioxygène
intervient toujours.
C’est la
combustion
du propane,
propane
donc le intervient
aussi.
Réactifs : dioxygène et
2)propane
Pour écrire l’équation
bilan
fautproduits.
la
listeildes
C’est une complète donc
combustion
les
sontproduits
: l’eau et le dioxyde
de carbone.
L’équationbilan :
C3H8+O2→CO2+H2O
Equilibre
:C3H8+ 5 O2→3
4 H2O
3)CO2+
formule
du monoxyde de
carbone
:
CO
4)
Dessin :
14
a) Réactifs : 3 x C, 8 x
H,Produits
10 x O : 3 x C, 8 x H,
10 x O
Equation
b)équilibrée
Réactifs : 2 x
H,Produits
2 x O : 2 x H,
x O équilibrer
Il1 faut
l’équation
2 H2 + O2: → 2
c)H2O
Réactifs : 1 x
C,Produits
3 x O : 2 x C,
x O équilibrer
Il4 faut
l’équation
2 CO + O2: → 2
CO2
18
a) diazote
: N2
b)
c) Il y a 80 % de diazote dans
l’air,
donc
4 molécules
de diazote
pour une de dioxygène. Ici il
molécule
faut
donc 8 molécules
représenter
dans le flacon.
19
a) Les réactifs de la
photosynthèse
sont leCO2 et
dioxyde de carbone
H2O.
b)l’eau
La photosynthèse
produit
duC6H12O6
glucose et du
O2. →
c)dioxygène
6CO2+ 6H2O
C6H12O6
d)
Pendant+la6O2
nuit, la
réaction
s’inverse.
Le réactif
est le dioxgène et
on dioxyde
du
produit de
carbone.
20
a) Dans le réchaud, les
réactifs
l’alcoolsont
et le
b)dioxygène
Les produits formés sont,
comme
toutes pour
les combustions de
réactifs
base
deàcarbone et
d’hydrogène,
du
dioxyde
de carbone
et
c)de
bilan
l’eau.
littéral = bilan en
“français”
alcool + :Dioxygène →
dioxyde de
carbone
+
d)eau.
C2H6O+3O2 → 2CO2
+ 3H2O
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