Les états physiques de la matière

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1 cours (1 heure) TP séance d eercices contrôle 1. Programme I «Chimique ou naturel?» 2.2. Séparation et identification d espèces chimiques b) Caractéristiques physiques Tf, Téb, densité, indice de réfraction, «couleur» solubilités. A l aide d un tableau de données (températures de changement d état, solubilités, masses volumiques), à pression atmosphérique et pour une température connue : prévoir l état physique d une espèce chimique. 2. Prérequis Densité Miscibilité. Utilisation de l ampoule à décanter. 3. Type(s) d action à mettre en œuvre dans la séance : apport de connaissances compréhension d une notion entraînement à l utilisation d une notion mémorisation évaluation des acquis évaluation (contrôle) 4. Objectifs : les actions des élèves Faire le point sur les connaissances acquises précédemment au Collège. Utiliser les températures d ébullition et de fusion d un corps pur pour prévoir son état physique. 6. Organisation de la séance : Le document est conservé par le professeur en fin de séance : l élève recopie donc les réponses au questions dans son cours. Chaque élève travaille seul avec le polycopié qui lui est distribué en début de séance. Le professeur répond au questions individuellement. Prévoir des eercices pour les plus rapides. Pour les élèves plus lents au contraire, les eercices 4 à 6 peuvent être à finir à la maison (polycopié en annee).

2 Introduction (à recopier) Les états physiques de la matière NE RIEN ÉCRIRE SUR CES FEUILLES! Rédigez sur votre cours les réponses au questions suivantes en les justifiant. Citez éventuellement le numéro du document utilisé. Chaque espèce chimique possède des propriétés physiques qui lui sont propres. Entre autres : ses températures de changement d état sa densité sa solubilité dans différents solvants son indice de réfraction si elle est transparente (voir le cours de Physique) ses spectres d absorption et d émission (voir également le cours de Physique) I Les états physiques de la matière et leurs changements Les 3 états courants de la matière sont les états , et (le plasma est un autre état qui ne sera pas étudié ici) Dans certaines conditions de température et de pression, un corps peut passer d un état physique à un autre : on dit qu il subit un changement d état physique. 1. Recopiez les mots suivis de la définition qui leur correspond : Fusion Liquéfaction Vaporisation Solidification Sublimation Condensation devient (comme la vapeur d eau devient buée sur une vitre) vient du verbe fondre passe directement du au (ce qui nous permet de sentir le camembert) devient vapeur comme l eau () qui devient glace passe directement du au 2. Recopiez le schéma en plaçant au-dessus des flèches les mots qui correspondent au changement d état physique fusion ; vaporisation ; liquéfaction ; solidification ; condensation ; sublimation. II Les températures de changement d état A chaque espèce chimique correspond des températures de changement d état qui lui sont propres. Ces températures dépendant de la pression* mais pas du volume de! * c est pourquoi dans une cocotte minute on peut faire chauffer de l eau à plus de 100 C sans qu elle se vaporise! 1. Recopiez et complétez : Lorsque l eau bout, elle passe de l état à l état A la pression ordinaire, pour faire bouillir 1 litre d eau, on doit la chauffer à 100 C. Pour faire bouillir 10 litres d eau, la température sera de... C.

3 2. Dessinez le thermomètre et placez les mots au bon endroit (un même mot peut se trouver dans plusieurs cases) si T > T Température d si T < T < T Température d si T < T mots : GAZ SOLIDE LIQUIDE ÉBULLITION FUSION T est la température 3. Complétez le tableau ci-dessous : (n oubliez pas de lire les documents en page ) Acide acétique (principale espèce chimique du vinaigre) État à température T (18 C) et pression P (1, Pa) Butane Acide benzoïque (conservateur alimentaire E 210) 4. Un élève étourdi a mal recopié son tableau. Utilisez votre bon sens pour y remettre de l ordre et le corriger. Eau Benzène (solvant toique) Chlorure de sodium (sel de cuisine) T ébullition ( C) 100 5, T fusion ( C) Dans la case température de fusion du chlorure de sodium, l élève veut écrire 6 C. Son voisin lui indique que cette valeur est impossible. Epliquez la réaction du voisin. 5. VRAI-FAUX a) La température d ébullition d une espèce chimique est la température où l espèce commence à fondre. b) Pour trouver le nom d un corps, il suffit de déterminer sa température de fusion epérimentalement. c) La courbe de chauffage d un produit permet de vérifier s il est pur. d) Les navires méthaniers sont conçus pour maintenir le méthane à 164 C : il est donc sous forme euse. e) Dans les pipe-lines, le méthane est transporté sous forme. 6. QUESTIONS a) A 0 C je suis encore, je me mets à bouillir à 176 C et je soulage vos rhumes. Qui suis-je? b) Epliquez pourquoi, lorsque l hiver est très rigoureu, le ole et le fuel (contenant du tridécane) bouchent les canalisations moteurs diesels et des chaudières. c) Tracez l allure de la courbe de chauffage de l éthanol (alcool du vin) en vous aidant du modèle de la courbe de chauffage de l eau. d) Quelle est la température de fusion du benzaldéhyde? Le benzaldéhyde est une molécule à l odeur d amande amère que l on fabrique industriellement pour aromatiser les pâtisseries (galettes des rois) et certaines boissons (sirop d orgeat, Dr Pepper, Cherry Coke )

4 Documents vous permettant de répondre à certaines questions Document 1 : T fusion ( C) T ébullition ( C) acide acétique 16,0 118,0 méthane - 182,5-161,7 eucalyptol 1,5 176,0 acide benzoïque 122,4 250,0 éthanol - 114,0 78,0 butane - 138,3-0,5 tridécane - 5,5 253,4 Document 2 : Les propriétés physiques des espèces chimiques pures sont des caractéristiques de ces espèces. Par eemple, parmi toutes les espèces chimiques, seule l eau gèle à 0 C et bout à 100 C sous une pression de 1, Pa. Sous une pression donnée, les températures de changement d état sont des caractéristiques d un corps pur. Document 3 : Courbe de chauffage de l eau sous la pression atmosphérique : Document 4 : Palier de fusion palier d ébullition La présence de paliers de fusion et d ébullition au cours desquels la température reste constante prouve que le corps est pur. Document 6 : Courbe de refroidissement du benzaldéhyde : Document 5 : A une pression donnée, lors de la fusion d un corps pur, la température ne varie pas : elle est appelée température de fusion du corps pur. C est une caractéristique de ce corps. Elle constitue un critère de pureté et d identification

5 eercices 4. Un élève étourdi a mal recopié son tableau. Utilisez votre bon sens pour y remettre de l ordre et le corriger. Eau Benzène (solvant toique) Chlorure de sodium (sel de cuisine) T ébullition ( C) 100 5, T fusion ( C) Dans la case température de fusion du chlorure de sodium il veut écrire 6 C. Son voisin lui indique que cette valeur est impossible. Epliquez la réaction du voisin. 5. VRAI-FAUX f) La température d ébullition d une espèce chimique est la température où l espèce commence à fondre. g) Pour trouver le nom d un corps, il suffit de déterminer sa température de fusion epérimentalement. h) La courbe de chauffage d un produit permet de vérifier s il est pur. i) Les navires méthaniers sont conçus pour maintenir le méthane à 164 C : il est donc sous forme euse. j) Dans les pipe-lines, le méthane est transporté sous forme. 6. QUESTIONS e) A 0 C je suis encore, je me mets à bouillir à 176 C et je soulage vos rhumes. Qui suis-je? f) Epliquez pourquoi, lorsque l hiver est très rigoureu, le ole et le fuel (contenant du tridécane) bouchent les canalisations moteurs diesels et des chaudières. g) Tracez l allure de la courbe de chauffage de l éthanol (alcool du vin) en vous aidant du modèle de la courbe de chauffage de l eau. h) Quelle est la température de fusion du benzaldéhyde? Le benzaldéhyde est une molécule à l odeur d amande amère que l on fabrique industriellement pour aromatiser les pâtisseries (galettes des rois) et certaines boissons (sirop d orgeat, Dr Pepper, Cherry Coke ) Document 1 : T fusion ( C) T ébullition ( C) acide acétique 16,0 118,0 méthane - 182,5-161,7 eucalyptol 1,5 176,0 acide benzoïque 122,4 250,0 éthanol - 114,0 78,0 butane - 138,3-0,5 tridécane - 5,5 253,4 Document 2 : Les propriétés physiques des espèces chimiques pures sont des caractéristiques de ces espèces. Par eemple, parmi toutes les espèces chimiques, seule l eau gèle à 0 C et bout à 100 C sous une pression de 1, Pa. Sous une pression donnée, les températures de changement d état sont des caractéristiques d un corps pur. Document 3 : Courbe de chauffage de l eau sous la pression atmosphérique : Palier de fusion palier d ébullition Document 5 : A une pression donnée, lors de la fusion d un corps pur, la température ne varie pas : elle est appelée température de fusion du corps pur. C est une caractéristique de ce corps. Elle constitue un critère de pureté et d identification. Document 4 : La présence de paliers de fusion et d ébullition au cours desquels la température reste constante prouve que le corps est pur. Document 6 : Courbe de refroidissement du benzaldéhyde :