tp_bilan_matiere_1s.pdf

V. Mas, lycée François Arago, Perpignan / RNChimie 1/4
TP:MODELEDELAREACTIONCHIMIQUE
NIVEAUPREMIERES
ObjectifsduTP
- Réinvestirlesconnaissancesetsavoir‐faireexpérimentauxdesecondeetdecollègeen
particulierauniveaudestestsdereconnaissance,desquantitésdematières,dutableau
d’avancementdelaréaction.
- Montrercommentlamesured’unegrandeurphysiquepeutpermettredevaliderun
modèle,uneréactionchimiquetraduisantunetransformationchimique.
- Effectuerunbilanmassiquedeladécompositionthermiquedel’hydrogénocarbonatede
sodiumNaHCO3
1
Tempsdisponible: 2heures
Documentsàdisposition
- Cours
- EnoncéduTPcontenantdesinformations.
Déroulementdelaséance
- Premièrepartie:ledocumentn’estpasdistribuédesuite.Ilyaauparavantunephasede
questionnementenclasseentière,puisengroupede4.
- Deuxièmepartie:letravailsefaitengroupede4.
- Unephasedesynthèseestréaliséeàlafindelaséance.
- LeCompterenduestréalisélorsdelaséancepourlapremièreetlasecondepartie.

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PREMIEREPARTIE
Situation
Leprofesseurindiqueoralementquelesélèvesvontréaliseraujourd’huiunedécomposition
thermique:ladécompositionthermiquedel’hydrogénocarbonatedesodiumNaHCO3(s).
   QUESTION:Classeentière
Avotreavis,quesignifiedécompositionthermiqueet
commentprocéderiezvousexpérimentalementpourla
réaliserdansdebonnesconditionsdesécurité?
Leprofesseurnotelesréponsesautableau,etprojetteensuiteàl’aided’unrétroprojecteurou
vidéoprojecteurdeséquationschimiquessymbolisantlaréactionchimique,elle‐mêmemodélisant
cettedécompositionthermique:
(1) 2NaHCO3(s)→2NaOH(s)+H2O(g)
(2) 2NaHCO3(s)→Na2O(s)+2O2(g)+2C(s)+H2O(g)
(3) 2NaHCO3(s)→Na2O(s)+2CO2(g)+H2O(g)
(4) 2NaHCO3(s)→Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)
Données:MH=1g.mol‐1;MC=12g.mol‐1;MO=16g.mol‐1;MNa=23g.mol‐1
Leslettres(s)et(g)désignentrespectivementdescorpssolidesetgazeux.
QUESTIONS:groupede4élèves
1‐ Parmiles4propositions,uneseuleestcorrecte.Avotreavis,peut‐
ondéjàenéliminerunepresquedemanièreévidente?Argumentez
votreréponse.
Leprofesseurnotelesréponsesargumentéesautableau
2‐ Ilestpossibledecaractériserdemanièrecertainecertainsproduits
forméslorsdecestransformations.Lesquelsetcomment?
Argumentezvotreréponseenprécisant
a. l’espèceoulasubstanceàcaractériser
b. lemodeopératoire(schémadesdifférentesétapesde(s)
expérience(s)àréaliser
c. vouslisterezlematérieletlesréactifsnécessaires
d. vousindiquerezlesprécautionsàprendre.
e. lerésultatattendu.Utilisezlesconjonctions(«si»…«alors»)
Leprofesseurpassedanslesdifférentsgroupesetdonnelavalidationpourlaréalisationdestests.

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Laconclusiondechaquegroupeestnotéeautableau.
QUESTION:classeentière
3‐ Lacaractérisationdecertainesespècesvousontpermisd’éliminer
uneautreréaction…laquelle?Argumentezvotreréponse.
Leprofesseurnotelesréponsesargumentéesautableau.
DEUXIÈMEPARTIE
Ilrestemaintenantdeuxéquationschimiquesdontuneestfausse.
Consigneetaideaucompterendu
- Indiquezcommentrépondreauproblème:protocoleopératoireenprécisantlespeséeset
taragesnécessairesoupas.Lamassem1quevouschoisirezd’hydrogénocarbonatedesodium
NaHCO3(s)nedépasserapas2,5g.etvousnoterezm2lamassedeproduit(s)obtenu(s)quand
celle‐cinevarieplus.
- Etablissezalorsàl’aided’untableaud’avancementunbilandematièreafindedéterminerles
quantitésdematièrethéoriquementforméespourlesdeuxéquationsrestantes.
- Enanalysantvosrésultatsexpérimentauxetthéoriques,commentchoisissezvouslabonne
équationchimiquederéaction?
Ouverture
- Quelleautregrandeurphysiqueaurait‐onpumesurerpourtrouverl'équation?
- L’hydrogénocarbonatedesodium(oubicarbonatedesodium)estunconstituantdelalevure
chimique.Quelestsonrôledanslacuissondesgâteaux?Justifiervotreréponse.
Problème:Ens’intéressantàlamassedeproduitformée,
commentpouvez‐voustrouverlaréactiontraduisantla
transformationchimiqueentrantenjeu?

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Conclusion
- CeTPpeutconstituerlepremierTPdechimiedel’annéepourdesélèvesde1S.Ilpermetde
réinvestiretdefaireserappelerauxélèves:
o Laconservationdelamasse.
o Quelquestestscaractéristiquesusuelsdel’eau,dudioxydedecarbone.
o L’utilisationraisonnéed’unebalanceélectronique.
o Lesrèglesdesécuritédansunlaboratoirelorsdesmanipulations(blouseetlunettes
deprotection),notammentauniveauduchauffaged’untubeàessai.
o Plusthéoriquement,lesquantitésdematièresetletableaud’avancementd’une
réaction.
- Ilpermetaussid’allerunpeuplusloinenfaisantsentir«unpeu»àl’élèvelanotionde
transformationchimiqueetlemodèledelaréactionchimiqueetsasymbolisationparune
équationchimique.
- LeTPestrelativementguidéetalterne:
o desquestionnementsenclasseentière
o destravauxengroupede4élèvesfavorisantleséchangesetrassurantcertainsélèves
n’ayantpasdetrèsbonnesconnaissancessolidesoudessouvenirsdesecondeunpeu
lointains.
- Chaquegroupeavanceàsonrythmeetleprofesseurveilleautimingafindenepasléserles
étapesdesynthèsespermettantlabonnecompréhensionduproblème.Iln’hésitepasà
reprendreleraisonnementetl’explicationdeséliminationsdetelleoutelleéquation.
- L’objectifprivilégiéétantlacompréhensiond’unedémarcheetdesrévisions,leprofesseurpeut
largementaideràlaconstructiondutableaud’avancementetleurrappelerlesnotionsvues
enfindesecondecommel’avancement,l’avancementmaximal,leréactiflimitant,laformule
reliantquantitédematière,masseetmassemolaireatomiqueoumoléculaire.
- LadeuxièmepartieduTPfaitplusappelàlacréativitédel’élève…eneffet,ilvadevoir
s’affranchirdelamassedutubeàessaisenpyrexpourpouvoircomparerlamasseinitialeet
finaled’hydrogénocarbonatedesodium.C’estàceniveauquel’onpeutvoirquelgroupes’est
réellementappropriéleproblème.Quelquesgroupesontd’abordéchouéenessayantdes
protocolesdiversmaisincomplets,puisontrapidementrecommencélamanipulationpour
uneréussitetotale.
- CeTPrestetrèsformateurpourlesélèves.Ilpermetderassurerlesélèvesfragilesetpermet
aussid’approfondir,quelquesfoisdemanièreplusindividualiséeauseindesgroupes,des
notionspourlesélèvesplusàl’aise.
Bibliographie
CeTPaétéinspirédudocumentd'accompagnementde1S,documentrédigéparlegrouped’expertsde
physique‐chimie:PrésidentJacquesTREINERetdanslegroupechimie:DominiqueDAVOUS,Marie‐Claude
FEORE,LaureFORT,RobertGLEIZE,ThierryLEVEQUE,Marie‐BlancheMAUHOURAT,ThérèseZOBIRI
Coordination:Anne‐LaureMonnier,bureauducontenudesenseignements(directiondel’Enseignement
scolaire)