Niveau 5 ème Physique - Chimie L EAU : UN SOLVANT Document du professeur 1/6 Programme A- L eau dans notre environnement CONTENUS-NOTIONS COMPETENCES EXEMPLES D ACTIVITES L EAU SOLVANT Peut-on dissoudre n'importe quel solide dans l'eau (sucre, sel, sable...)? Peut-on réaliser un mélange dans l eau avec n importe quel liquide (alcool, huile, pétrole...)? L'eau est un solvant de certains solides et de certains gaz, elle est miscible à certains liquides. Conservation de la masse totale au cours d'une dissolution. [Thème : Environnement : mécanisme de pollution des eaux ; les marées noires] [SVT : respiration dans l eau en 5 ème, action de l eau sur les roches] Vocabulaire de la dissolution ; la notion de solution saturée est limitée à une approche qualitative. Compétences expérimentales : réaliser (ou tenter de réaliser) la dissolution d un solide dans un liquide ou le mélange de deux liquides et vérifier la conservation de la masse totale au cours de ces expériences. Compétences expérimentales : utiliser une ampoule à décanter. Employer le vocabulaire spécifique à la discipline : solution, soluté, solvant, solution saturée, soluble, insoluble, miscibilité et non-miscibilité de deux liquides. Connaître des exemples de mélanges liquides où l'eau est le solvant. Préparation d une solution de sucre en dissolvant une masse donnée de sucre dans un volume donné d'eau ; réalisation d une nouvelle pesée après dissolution. Test de la miscibilité pour les liquides : agiter, laisser reposer, observer. Évaporation d une eau salée ou sucrée pour récupérer le sel ou le sucre. *Exploitation de documents sur les marais salants, sur les saumures. [B2i] Distinguer dissolution et fusion. Pré requis de l élève o La notion de mélange et de mélange Mots-clé o Dissolution o Eau o Liquide o Masse o o Solution saturée o o Miscibilité o Saturation o Solide o Solution PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 1)
Document du professeur 2/6 Liste de matériel Poste élève Référence o Un support de tube à essais 00019 o Des tubes à essais 06622 o Une pissette d eau distillée 06843 o Du sel 01808980 o Du sulfate de cuivre 01319980 o Un bouchon n 1 07501 o Une spatule 06654 o De l alcool 01382980 o Du cyclohexane 01320980 o Une ampoule à décanter 06493 o Un support pour ampoule à décanter 00698 o Un bécher 06533 o Une balance électronique 00463 o Un bec électrique 10047 o Une pince en bois 00286 o Du sucre en poudre o Un sucre en morceau o De la farine o De l huile o Du sirop o Du vinaigre Liste de matériel de sécurité Elève o Une blouse de laboratoire F ou H 01086 ou 01085 o Des lunettes de sécurité 43527 Remarques, astuces o Lors de l utilisation du bec électrique pour l évaporation d une eau salée, les cheveux doivent être attachés, le port de la blouse et de lunettes de protection est obligatoire. Les consignes de sécurité relatives au chauffage d un liquide sont rappelées aux élèves ; o Pour diminuer la quantité de vaisselle lors de ce TP, les élèves peuvent se répartir le travail : par exemple, pour l activité 1, donner à chaque groupe d élèves trois mélanges à réaliser (le mélange «eau + sel», un autre mélange et un mélange ). Le tableau étant ensuite une réalisation collective de la classe. Il en est de même pour l activité 4 en donnant le mélange «eau + huile» à tous les groupes. Prolongements o Distinguer «dissolution», «fusion», Le sel ne fond pas dans l eau : il se dissout. A 20 C, on peut dissoudre 360 g de sel par litre d eau. Pour fondre du sel, c est à dire le faire passer de l état solide à l état liquide, il faut le chauffer à plus de 800 C! o Une étude de documents sur les marées noires et les marais salants peut également être réalisée en complément à ces activités. PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 2)
Document du professeur 3/6 Remarque pédagogique Il peut être très intéressant de faire une démarche d investigation pour répondre à la question «Peut-on dissoudre le sucre en n importe quelle quantité?». Dans ce cas, la situation problème pourra être «Dans un bol de chocolat chaud peut-on dissoudre autant de sucre qu on le souhaite?» Un débat dans la classe permettra de faire émerger les représentations cognitives des élèves sur le sujet. Les élèves peuvent alors réfléchir par groupe à cette question et proposer des expériences pour y répondre. Attention! Le matériel demandé par les élèves peut se révéler très surprenant : le professeur devra s adapter et prévoir au maximum. C est pourquoi cette démarche aurait intérêt à se faire sur deux séances afin de laisser du temps à l enseignant pour répondre aux demandes des élèves. Compétences qu il est possible d évaluer Expérimentales - Réaliser (ou tenter de réaliser) la dissolution d un solide dans l eau - Vérifier la conservation de la masse totale au cours d une dissolution - Réaliser le mélange de deux liquides - Utiliser une ampoule à décanter - Accepter l attribution des différents rôles au sein des groupes. - Travailler avec soin - Ordonner la paillasse - Porter une blouse et des lunettes - Ranger le matériel et nettoyer Théoriques - Employer le vocabulaire suivant : solution, soluté, solvant, soluble, insoluble, solution saturée, miscible, non miscible - Remplir correctement les tableaux d observation - Interpréter ces tableaux - Tirer une conclusion (activités 3 et 4) - Comprendre que lors d une dissolution, la masse de la solution obtenue est égale à la somme des masses du solvant et du soluté. - Comprendre que lors d une dissolution, le soluté ne disparaît pas. PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 3)
Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie L EAU : UN SOLVANT Document du professeur 4/6 Objectifs o Connaître les notions de solvant, de soluté et de solution ; o Réaliser une dissolution ; o Etudier l évolution de la masse au cours d une dissolution ; o Tester la miscibilité ou la non - miscibilité de deux liquides ; o Utiliser une ampoule à décanter. ACTIVITE 1 : Peut-on dissoudre n importe quelle substance solide dans l eau? 1. Expériences : Dans cinq tubes à essais contenant environ 4 cm 3 d eau, verser le contenu d une spatule rase de sucre, de sel, de farine, de sulfate de cuivre (II) de couleur bleue et de terre. Boucher, agiter puis laisser reposer ces mélanges. 2. Observations : Noter vos observations dans le tableau ci-dessous. réalisé eau + sucre eau + sel eau + farine eau + sulfate de cuivre eau + terre Ce que vous voyez : mélange ou mélange Compléter les phrases ci-après : Pour certains solides, leur mélange avec l eau donne un mélange, c'est-à-dire un mélange dans lequel on ne distingue pas à l œil nu les constituants. On dit que ces solides sont solubles dans l eau. L eau est un bon solvant car de nombreux solides peuvent s y dissoudre : c est le cas, parmi les solides testés, du sucre, du sel et du sulfate de cuivre. En revanche, parmi les solides testés, certains ne se dissolvent pas dans l eau : ce sont la farine et la terre. On dit qu ils sont insolubles dans l eau car on obtient un mélange. 3. Conclusion : Le liquide (ici : l eau) est le solvant. Le solide soluble dans le solvant est nommé soluté. Le mélange obtenu est appelé solution. Si le solvant est l eau, on obtient une solution aqueuse. PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 4)
Document du professeur 5/6 ACTIVITE 2 : Peut-on dissoudre le sucre en n importe quelle quantité? 1. Expérience Dans un tube à essais, introduire environ 4 cm 3 d eau. Avec la spatule, ajouter du sucre progressivement, cuillerée par cuillerée; boucher et agiter après chaque cuillerée. 2. Observation Qu observez- vous après avoir ajouté plusieurs cuillerées de sucre? Le sucre ne se dissout plus. Le mélange obtenu est. 3. Conclusion : Lorsque le soluté ne se dissout plus, nous obtenons une solution saturée. ACTIVITE 3 : Comment évolue la masse lors d une dissolution? Placer sur le plateau de la balance, un bécher contenant de l eau et un morceau de sucre. Mesurer la masse m 1 de l ensemble : m 1 =.. Introduire le sucre dans l eau et agiter jusqu'à dissolution totale. Mesurer à nouveau la masse m 2 de l ensemble. m 2 =.. 2. Interprétation : Comparer les masses m 1 et m 2 : Les masses m 1 et m 2 sont égales. 3. Conclusion : (compléter la phrase suivante) Lors d une dissolution, la masse de la solution obtenue est égale à la somme des masses du solvant et du soluté. ACTIVITE 4 : Lors d une dissolution le soluté disparaît-il? Dans un tube à essais, chauffer une petite quantité de la solution d eau salée obtenue précédemment jusqu à vaporisation complète de l eau. 2. Observation : Que récupérez-vous dans le tube à essais? Nous récupérons le sel dans le tube à essais. 3. Conclusion : (compléter la phrase suivante) Lors d une dissolution, le soluté reste présent dans le solvant. PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 5)
Document du professeur 6/6 ACTIVITE 5 : Peut-on mélanger l eau à d autres liquides? Réaliser les mélanges cités dans le tableau ci-après.boucher, agiter puis laisser reposer ces mélanges. 2. Observation : Noter vos observations dans le tableau ci-dessous. réalisé eau + huile eau + sirop eau + alcool eau + cyclohexane eau+ vinaigre Ce que vous voyez HOMOGENE ou HETEROGENE 3. Conclusion : Lorsque le mélange de deux liquides est, on dit que ces deux liquides sont miscibles. Le mélange de deux liquides non-miscibles est. 4. Citer des liquides miscibles avec l eau : le vinaigre, le sirop et l alcool. Citer des liquides non-miscibles avec l eau : l huile et le cyclohexane. ACTIVITE 6 : Peut-on séparer l eau et l huile? L huile et l eau ne sont pas miscibles : lorsqu on agite le mélange, ils forment ce qu on appelle une émulsion. Peut-on les séparer? Verser le mélange (huile + eau) obtenu cidessus dans une ampoule à décanter. Laisser reposer. Qu observez-vous? L huile surnage dans l ampoule à décanter. Enlever le bouchon de l ampoule à décanter puis ouvrir doucement le robinet. Arrêter l écoulement lorsque la surface de séparation «eau - huile» arrive au niveau du robinet. Que recueillez-vous dans le bécher? Dans le bécher, nous recueillons l eau. Que reste-t-il dans l ampoule à décanter? L huile reste dans l ampoule à décanter. 2. Conclusion : (compléter la phrase suivante) Une ampoule à décanter permet de séparer deux liquides non miscibles. PIERRON 2007 L eau : un solvant (page 6)