cahier 42

Cahier de texte 4ème2, cours de chimie, 2007-2008
page : 1
Partie chimie
Chapitre 1L'air qui nous entoure : un mélange de gaz
1 Rappels sur les états physiques de la matière
CF Fiche rappel : états physiques de la matière et mesure des grandeurs physiques
2 La composition de l'air
CF activité documentaireDe quoi est constitué l'air?
L'air est un mélange de plusieurs gaz. Il contient environ 80 % diazote et de 20 % de dioxygène. (4/5 de
diazote et 1/5 de dioxygène).
CF Devoir maison : L'atmosphère.
L'activité humaine produit des gaz toxiques et des fumées pouvant entraîner des maladies respiratoires, on
parle alors de pollution atmosphérique.
De plus, certains gaz participent aux changements climatiques en accentuant l'effet de serre.
Exercice fiche rappel : états physiques de la matière et mesure?
3 Le dioxygène, "gaz vital"
Une fois prélevé lors de la respiration, le dioxygène est le gaz qui permet aux organes de fonctionner.
Chapitre 2Le modèle particulaire de la matière
1 Approche historique
CF Activité documentaire: Introduction historique
Réponse aux questions
 Axe chronologique (Attention à l’échelle)
 Démocrite supposait que la matière était composée d’ « atomos » microscopiques, invisibles à l’œil
humain. Aristote prônait quant à lui que la matière était continue, qu’on pouvait ainsi la diviser à l’infini
sans jamais trouver de partie, aussi petite soit-elle, qui ne puisse être encore divisée. Il pensait que la
matière était composée seulement de quatre éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu.
 Démocrite appelait les grains de matière de son modèle : des atomos.
 L’hypothèse d’Aristote a persisté environ 2 millénaires.
 Dalton parlait d’atomes : ils sont insécables, indéformables et séparés par du vide.
2 Représentation du modèle particulaire
CF activité documentaireModèle particulaire de la matière
Correction
La matière est discontinue : elle est composée de « grains » ! Pour le début de l'année nous appellerons ces grains des
molécules.
Nous pourrons expliquer toutes les observations que nous ferons avec les observations suivantes:
…Les molécules sont… :
…extrêmement petites : microscopiques……….
…Insécables (elles ne peuvent pas se casser)
..Indéformables... (elles ne peuvent pas être déformées)
…Séparées… par du vide
Leur masse se conserve (elle ne diminue jamais ou n’…augmente jamais)
Dans un corps pur, toutes les molécules sont … identiques…..
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Si on décide de représenter les molécules d’eau par des petits triangles, on obtient :
L’état solide
A l’état solide,
les molécules/atomes
sont
très proches et fortement
liées entre elles
l'état solide est compact
et les cristaux sont ordonnés.
L’état liquide
L’état gazeux
A l’état liquide,
A l’état gazeux,
les molécules sont proches et
glissent les unes sur les
autres
L'état liquide est compact et
désordonné
les molécules sont espacées, ont
des mouvements rapides et
rebondissent sur les objets
L'état gazeux est dispersé et
désordonné
3 Modèle moléculaire de l'air
aReprésentation de l’air, l'air est un mélange
Molécule de diazote
Molécule de dioxygène
L'air contient 4 fois plus de molécules de
diazote que de molécules de dioxygène :
4 pour 1
8 pour 2
12 pour 3
Chapitre 3Les propriétés physiques de l'air.
Rappel sur les gaz : l'air, comme tous les gaz, occupe l'espace qu'on lui donne. Il n'a pas de forme propre.
1 L'air est un gaz, il est compressible
aLa pression d'un gaz
i"Le ballon qui se gonfle"
Le ballon (qui est fermé et dégonflé) se gonfle lorsque l'on extrait de l'air du récipient car on enlève des
molécules d'air donc la pression à l'intérieur du récipient diminue.
ii" le verre à l’envers."
Verre rempli d’eau
Carton
Séance 1 ,le16/10
Le carton retient l’eau car l’air qu’il y a en dessous appuie sur le carton plus fort que l’eau qui est au
dessus : c’est un phénomène dû à la pression atmosphérique.
bMesure de la pression
"Mesure de la pression"
Conclusion : Pour une même quantité de gaz : si le volume augmente la pression diminue et si le volume
diminue la pression augmente : on dit que l'air est compressible.
2 Interprétation microscopique de la pression
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aSimulation informatique d’un gaz : étude du modèle moléculaire d’un gaz.
CF activité expérimentale:Etude du modèle moléculaire d'un gaz
Conclusion: Un gaz occupe toujours le volume qu'on lui donne.
Plus il y a de gaz enfermé dans un récipient (le nombre de molécules augmente) plus la pression est
grande. (Et inversement : moins de gaz : moins de pression).
Si on diminue la volume du récipient qui contient le gaz (le nombre de molécules ne change pas) la
pression augmente. (Et inversement : volume plus grand : pression plus petite).
Deux gaz se mélangent facilement, on dit qu'un gaz diffuse dans l'autre. L'air est un mélange (molécules
de dioxygène et de diazote), un parfum diffuse facilement dans l'air.
bUtilisation du modèle particulaire
CF activité documentaireUtilisation du modèle particulaire de la matière
Conclusion: Un gaz est compressible car les molécules peuvent se rapprocher.
Un liquide n'est pas compressible car les molécules se "touchent" déjà.
3 La "masse de l'air"
CF activité documentaire" Y a-t-il assez d'air pour la plongée?"
Conclusion: Dans les conditions usuelles de pression et de température, un litre d'air a une masse
d'environ un gramme.
Remarques:
Conservation de la masse
Lors d'un changement d'état physique
Lors d'une dissolution
Molécules d'eau
(vapeur d'eau)
Molécules d'eau
(eau liquide qui
boue)
30,5
2,1
Lorsque l'on dissout un solide dans de l'eau,
les molécules du solide se séparent et se font
"encercler" par les molécules d'eau.
Lorsque l'eau liquide se vaporise,
les molécules d'eau s'éloignent (et inversement,
lors de la liquéfaction les molécules se rapprochent).
Lors d'un changement d'état physique le nombre total deLe nombre total de molécules ne change pas
donc la masse totale ne change pas.
molécules ne change pas donc la masse totale
ne varie pas.
Activité expérimentale : mesure d'un litre d'air.
Compte rendu du conseil de classe.
Présentation de la combustion du carbone (exp. Prof faite).
Début du bilan écrit.
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TP bougie.
Chapitre 4Les combustions
1 Combustion du carbone
CF activité 2 p59
aSchéma
Faible combustion du carbone dans l’air
Vive combustion du carbone
dans le dioxygène pur
Amorçage de la
combustion
Dioxygène
bObservations
iIl faut chauffer le carbone pour qu'il commence à brûler : dans l’air le carbone brûle faiblement.
iiLe carbone brûle faiblement dans l'air mais vivement dans le dioxygène pur.
iiiLa combustion finit par s’arrêter .Une allumette allumée s'éteint dans le flacon.
La combustion libère de l'énergie thermique.
cInterprétations
iLorsque l’on apporte suffisamment d'énergie le carbone réagit avec le dioxygène.
iiDans l’air, la combustion est faible car il n’y a que 20 % de dioxygène dans l’air.
iiiLa combustion s’arrête quand tout le dioxygène ou tout le carbone a disparu.
dQuels sont les réactifs de cette transformation chimique ?
Définition de réactif:
Un réactif est un corps qui disparaît lors de la transformation chimique.
Les réactifs de cette combustion sont le carbone (le combustible) et le dioxygène (le comburant,
CF iii).
Le carbone réagit avec le dioxygène pour former autre chose.
e Quels sont les produits?
Définition de produit :
Le produit est un corps qui apparaît lors la transformation chimique.
(Hypothèse : Le produit de la combustion du carbone est le dioxyde de carbone.)
Comment le prouver expérimentalement ? CF activité p60
Rappel : Le test du dioxyde de carbone:
Le dioxyde de carbone réagit avec l’eau de chaux pour donner un précipité blanc de carbonate de calcium.
(« L’eau de chaux se trouble au contact du dioxyde de carbone. »)
Il y a formation d’un précipité blanc donc il y a du dioxyde de carbone produit par la combustion.
aBilan de la réaction
Pour résumer une réaction chimique on écrit un bilan de la réaction :
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Bilan de la combustion du carbone :
Réactifs
donnent
produits
carbone
+
Dioxygène
dioxyde de carbone
(carburant)
(comburant)
Vive combustion
Trouble de l’eau de chaux
On lit : "le carbone réagit avec le dioxygène pour donner du dioxyde de carbone"
Remarque : on a vu une autre réaction chimique, celle du test du dioxyde de carbone.
réactifs
donnent
produits
Dioxyde de
Eau de chaux
Carbonate de calcium
carbone
Précipité blanc
On lit : "Le dioxyde de carbone réagit avec l’eau de chaux pour donner du carbonate de calcium."
Partie cours :
1 La combustion du méthane
aCF partie activité : combustion du méthane
La combustion du butane libère de l’énergie thermique.
Partie activité :
La combustion du carbone
Ex 2 p81
bSchéma
Trompe à
eau qui
aspire les
gaz
Aspiration des gaz
Flacon rempli d’eau de
chaux
Tube « froid »
Coupelle « froide »
cObservations et interprétations
Butane
La trompe à eau sert à aspirer les gaz.
Le sulfate de cuivre anhydre montre la présence d’eau dans les gaz issus de la combustion.
L’eau de chaux montre la présence de dioxyde de carbone dans les gaz produits.
Cette expérience montre les espèces chimiques produites lors de la combustion du butane.
Les réactifs sont le butane et le dioxygène.
Les produits sont le dioxyde de carbone et l’eau.
Partie cours :
b Bilan de la combustion du méthane.
A l’oral présentation des modèles atomiques.
II
Modéliser les combustions grâce aux atomes
1 Représentation des atomes et des molécules
Toute matière est composée d’atomes assemblés entre eux (il existe dans l’univers qu’une centaine
d’atomes différents).
Certains atomes se groupent en petit nombre pour former une molécule.
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Tableau récapitulatif des atomes à compléter
NOM
Atomes qui le constituent
L’hydrogène
N’existe pas seul dans la nature
(atome)
page : 6
Symbole
H
L’oxygène
(atome)
Le carbone
(solide)
N’existe pas seul dans la nature
O
Des milliards d’atomes de
carbone identiques
C
Le dioxygène
(molécule)
Deux atomes d’oxygène
identiques
O2
L’eau
(molécule)
Deux atomes d’hydrogène et
Un atome d’oxygène
H2O
Le dioxyde de
carbone
(molécule)
Un atome de carbone et deux
atomes d’oxygène
CO2
Méthane
(molécule)
Un atome de carbone et quatre
atomes d’hydrogène
CH4
Butane
(molécule)
Deux atomes de carbone et huit
atomes d’hydrogène
C4H10
représentation
2 Conservation des atomes : conservation de la masse
Etude d’une combustion et conservation de la masse
Lors d’une réaction chimique les atomes se conservent : une réaction chimique n’est qu’une
réorganisation des atomes.
Les atomes des réactifs se séparent (un très court instant) puis se rassemblent de manière différente.
Donc on en déduit que la masse totale se conserve lors d’une réaction chimique.
1 Représentation et équation bilan des combustions
aCombustion du carbone
Equation bilan de la combustion du carbone :
C + O2
CO2
Représentation de l’équation de la combustion du carbone
+
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page : 7
Dénombrement des atomes.
bCombustion du méthane
Diaporama combustion du méthane
Bilan de la combustion du méthane.
Equation bilan de la combustion du méthane
CH4
+
2 O2
CO2
+
2 H 2O
Dénombrement des atomes.
Ajustement des nombres stœchiométriques
+2
+2
cCombustion du butane
Bilan de la combustion du butane.
Equation bilan de la combustion du butane
Dénombrement des atomes.
Ajustement des nombres stœchiométriques (nombres entiers)
2 C4H10 + 13 O2
8 CO2 + 10 H2O
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