Chap4 Les atomes dans la réaction chimique.

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Lionel Vinet
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1 Chap4 Les atomes dans la réaction chimique. Items Connaissances Acquis Interprétation atomique d une transformation chimique. Représentation des atomes. Représentation des molécules. Equation d une réaction chimique Transformation chimique et masse Capacité Communiquer à l aide du langage scientifique. Utiliser une représentation adaptée : coder, décoder pour écrire les formules chimiques écrire les équations de réaction. Présenter et expliquer l enchaînement des étapes pour ajuster une équation chimique. Participer à la conception d un protocole ou le mettre en œuvre. C3.1.3 Valider ou invalider une hypothèse. I. Atomes et molécules. AI : Puissances de dix. Lien site collège. La matière est constituée de molécules, elles mêmes constituées d atomes invisibles à l œil nu. Modèle atomique et modèle moléculaire. Matière Molécules (10-9 m) Atomes (10-10 m) Chaque type d atome est modélisé par une sphère de couleur et de diamètre différent et est représenté par un symbole chimique. Les atomes à connaître : Nom de l atome Carbone Oxygène Hydrogène Azote N : latin nitrogénium Grec nitro gennan Symbole C O H N Modèle Page 1 sur 6

Utiliser une représentation adaptée : coder, décoder pour écrire les formules chimiques écrire les équations de réaction.

2 Les molécules sont constituées par un assemblage de plusieurs atomes et sont représentées par une formule chimique. Quelques molécules usuelles. Eau Nom de la molécule Dioxyde de Carbone Dioxygène Méthane Monoxyde de carbone Formule H 2 O CO 2 O 2 CH 4 CO Nombre d atome de chaque type 2 Hydrogène 1 Oxygène 1 Carbone 2 Oxygène 2 Oxygène 1 Carbone 4 Hydrogène 1 Carbone 1 Oxygène Modèle Dans la formule d une molécule, le nombre d atome de chaque type est indiqué en indice (en bas à droite) du symbole de l atome. Le nombre 1 ne s écrit pas Voir activité 1 p 60 : comment écrire la formule d une molécule à l aide de son modèle? Exercices* : 9p70 : Décomposer une molécule en atomes (saccharose) Dans le saccharose, il y a 12 atomes de carbone, 22 atomes d hydrogène et 11 atomes d oxygène. 10p70 : écrire la formule d une molécule (fructose) C 6 H 12 O 6. 13p70 : Décomposer une molécule en atomes (aspartame) Dans l aspartame, il y a 14 atomes de carbone, 18 atomes d hydrogène, 5 atomes d oxygène et 2 atomes d azote. Exercices** : 18p71 : Composition de l air (formule du diazote) 1. Diazote : N p72 : La formule magique (les alcanes) CH 4 revient à écrire C 1 H 4 : pour 1 atome de carbone, on a 4 atomes d hydrogène. C 2 H 6 : pour 2 atomes de carbone, on a 6 atomes d hydrogène. C 3 H 8 : pour 3 atomes de carbone, on a 8 atomes d hydrogène. Il suffi t de déterminer comment on passe du nombre d atomes de carbone. Traiter toutes les propositions : multiplication par 2, ajout de tant On devrait arriver au résultat : on multiplie le nombre de carbone par 2 et on lui ajoute 2 (le fameux C n H 2n + 2 caractéristique des alcanes) Formule du pentane C 5 H 12. Page 2 sur 6

Carbone 4 Hydrogène 1 Carbone 1 Oxygène Modèle Dans la formule d une molécule, le nombre d atome de chaque type est indiqué en indice (en bas à droite) du symbole de l atome.

3 II. Conservation de la masse. AE : Attaque d un acide sur le calcaire. État initial Réaction chimique État final Craie Acide chlorhydrique Effervescence..,. g..,. g..,. g 442,3 g 442,3 g 442,3 g Réactifs : carbonate de calcium + acide chlorhydrique Masse de carbonate de calcium + masse d acide chlorhydrique = m 1 = 442,3gg Observations : Le carbonate de calcium produit une effervescence (dégagement de gaz) sous l action de l acide chlorhydrique. La craie disparaît (presque entièrement). La masse ne change pas. Produits de la réaction : CO 2 + eau + chlorure de calcium Masse identique = m 1 Au cours d une transformation chimique, la masse se conserve car le nombre d atome de chaque type reste le même. Combustion du carbone : Avant Après 8 atomes de carbone 10 atomes d oxygène 8 atomes de carbone 10 atomes d oxygène Dans l enceinte fermée, le nombre d atome reste le même donc la masse se conserve au cours de la transformation chimique. Page 3 sur 6

calcium produit une effervescence (dégagement de gaz) sous l action de l acide chlorhydrique. La craie disparaît (presque entièrement). La masse ne change pas.

4 II. Équation bilan d une transformation chimique. 1. Combustion du carbone. Définition : L équation bilan d une transformation chimique correspond à l écriture de son bilan en remplaçant le nom des réactifs et des produits par leur symbole ou leur formule chimique. Combustion complète du carbone. Complétez le tableau. Réactifs Produits Bilan Carbone + Dioxygène Dioxyde de carbone Modèles + Nombre d atome de chaque type 2 atomes d oxygène 2 atomes d oxygène Équation bilan C + O 2 CO 2 Interprétation : Un atome de carbone réagit avec une molécule de dioxygène pour former une molécule de dioxyde de carbone. Au cours d une transformation chimique, la disparition des réactifs et la formation des produits correspond à un réarrangement d atomes au sein de nouvelles molécules. Le nombre d atome de chaque type est le même dans les réactifs et dans les produits. Exercices* : 11p70 : Étudier la combustion du carbone. 1. Une molécule de dioxyde de carbone contient un atome de carbone. Si les 4 atomes de carbone réagissent, il se forme donc 4 molécules de dioxyde de carbone. 2. Avant et après la réaction, les atomes sont conservés : 4 atomes de carbone et 8 atomes d oxygène. Page 4 sur 6

Combustion complète du carbone. Complétez le tableau.

5 2. Combustion du méthane. AE : Enquête sur la combustion de méthane. Combustion complète du Méthane. Réactifs Produits Bilan Méthane + Dioxygène Dioxyde de carbone + Eau Modèles + + Nombre d atome de chaque type 4 atomes d hydrogène 4 atomes d oxygène 4 atomes d hydrogène 4 atomes d oxygène Équation bilan CH O 2 CO H 2 O Interprétation : 1 molécule de méthane réagit avec 2 molécules de dioxygène pour former 1 molécule de dioxyde de carbone et 2 molécules d eau. Une équation bilan doit toujours être équilibrée. Pour cela, il faut ajouter des coefficients devant les formules des molécules afin que les atomes présents dans les réactifs se retrouvent en même nombre dans les produits. Voir fiche méthode 1 p 208. Exercices : 14p70 Vérifier la conservation des atomes. a. C 3 H O 2 3 CO H 2 O 3 atomes de carbone. 3 atomes de carbone. 8 atomes d hydrogène. 4 2 = 8 atomes d hydrogène. 5 2 = 10 atomes d oxygène. 3x2 + 4 = 10. atomes d oxygène. L équation est équilibrée. b. H 2 + O 2 H 2 O 2 atomes d hydrogène 2 atomes d hydrogène 2 atomes d oxygène 1 atome d oxygène. L équation n est pas équilibrée. L équation équilibrée est : 2 H 2 + O 2 2 H 2 O. c. CO + O 2 2 CO 2 2x1= 2 atomes de carbones = 3 atomes d oxygène 2x2 = 4 atomes d oxygène. L équation n est pas équilibrée. L équation équilibrée est : 2 CO + O 2 2 CO 2. Page 5 sur 6

bilan CH 4 + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O Interprétation : 1 molécule de méthane réagit avec 2 molécules de dioxygène pour former 1 molécule de dioxyde de carbone et 2 molécules d eau.

6 12p70 : Étudier la combustion du propane. 1. Les réactifs sont le propane et le dioxygène. 2. C 3 H O 2 3 CO H 2 O. 3. Monoxyde de carbone : CO p70 (corrigé p220) : Étudier la combustion du méthane. 16p71 : Équations de réactions a. 2 C 4 H O 2 8 CO H 2 O. b. 2 C + O 2 2 CO. c. C 5 H O 2 5 CO H 2 O. 17p71 : Synthèse de l eau. 1. Henry Cavendish ( ) était un physicien et chimiste britannique. Il fut l'un des fondateurs de la chimie moderne par la méthode et la précision des mesures qu'il s'imposa dans ses expériences. Ainsi, il fut le premier à mesurer la constante gravitationnelle de Newton par une expérience restée célèbre, et à déterminer ainsi la masse de la Terre. Il travailla aussi dans d'autres domaines comme l'électrostatique par exemple. 2. H H 2 + O 2 2 H 2 O. 19p71 : La photosynthèse. 1. Les réactifs sont le dioxyde de carbone et l eau. 2. Les produits sont le dioxygène (O 2 ) et le glucose (C 6 H 12 O 6 ) CO H 2 O C 6 H 12 O O La nuit, les plantes consomment du dioxygène et produisent du dioxyde de carbone. 20p71 : La fondue. 1. Les réactifs sont l alcool et le dioxygène. 2. Les produits de la combustion, si elle est complète, sont le dioxyde de carbone et l eau. 3. Alcool + dioxygène dioxyde de carbone + eau. 4. C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O. IV. Bilan Page 6 sur 6

Il fut l'un des fondateurs de la chimie moderne par la méthode et la précision des mesures qu'il s'imposa dans ses expériences.

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