Ressources · 4ᵉ · Chimie
L’air : composition, molécules et dissolution des gaz
L’air, un mélange de molécules (diazote N₂, dioxygène O₂, atomes d’argon, dioxyde de carbone CO₂, vapeur d’eau H₂O) et son modèle ; mesurer la masse d’un litre d’air ; les gaz dissous dans l’eau, la pression et la vie aquatique ; les polluants de l’air, leurs sources, leurs effets et l’indice ATMO
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – L’air : composition, molécules et dissolution des gaz
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 4ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Un échantillon d’air en modèles ★★
(4 pts)Voici le dessin simplifié d’un échantillon d’air humide.
- a)Nomme les trois sortes de molécules du dessin et donne leur formule.
- b)Combien d’atomes d’oxygène compte-t-on en tout dans le dessin ? Détaille ton calcul.
- c)Ce dessin respecte-t-il la proportion de diazote et de dioxygène de l’air ? Justifie par un calcul.
- d)Un vrai échantillon de 4 000 particules d’air sec contient combien de molécules de diazote ? de dioxygène ?
Exercice 2 – Mesurer la masse d’un litre d’air ★★
(4 pts)Léo pèse une bouteille rigide munie d’une valve : 438,5 g. Il y pompe de l’air et la repèse : 441,5 g. Il laisse ensuite sortir cet air sous l’eau, dans une éprouvette graduée retournée remplie d’eau : l’air chasse 2 500 mL d’eau.
- a)Calcule la masse de l’air ajouté.
- b)Convertis le volume en litres, puis calcule la masse d’un litre d’air.
- c)Explique, avec les molécules, pourquoi la masse de la bouteille a augmenté alors que son volume n’a pas changé.
- d)Pourquoi Léo n’a-t-il pas utilisé un ballon de baudruche ?
Exercice 3 – Le dioxygène d’un bassin ★★
(4 pts)Un pisciculteur élève des truites dans un bassin de 20 000 L. Les truites, poissons d’eau froide, demandent au moins 6,5 mg/L de dioxygène dissous. Un matin d’été, on mesure 5 mg/L.
- a)Quelle masse de dioxygène dissous le bassin contient-il ? Donne-la en mg, puis en g.
- b)Les truites sont-elles dans une eau qui leur convient ? Justifie.
- c)Quelle masse de dioxygène faudrait-il dissoudre en plus pour atteindre 6,5 mg/L ? Donne-la en g.
- d)Des eaux usées arrivent par erreur dans le bassin. Explique pourquoi la teneur en dioxygène va encore baisser.
Exercice 4 – La qualité de l’air d’une journée d’été ★★★
(4 pts)Bulletin de qualité de l’air d’une ville, un après-midi d’été ensoleillé. Sous-indices : PM2,5 bon ; PM10 bon ; NO₂ moyen ; O₃ dégradé ; SO₂ bon. Près d’une avenue, on mesure 36 µg/m³ de dioxyde d’azote.
- a)Quel est l’indice ATMO de la journée ? Justifie.
- b)Une personne asthmatique veut courir en plein air cet après-midi. Que lui conseilles-tu ? Justifie avec les effets de l’ozone.
- c)Quelle masse de NO₂ contient l’air d’une salle de classe de 150 m³, près de cette avenue ? Donne-la en µg, puis en mg.
- d)Cite la principale source de NO₂ en ville et une action pour en réduire les rejets.
Exercice 5 – Raisonner avec les molécules ★★★
(4 pts)Réponds en une ou deux phrases ; le calcul doit être détaillé.
- a)Un dessin de l’air ne montre que quelques molécules. Que doit-il quand même respecter pour représenter l’air ? Cite deux choses.
- b)Un litre d’air contient environ 25 000 milliards de milliards de molécules. Combien d’entre elles sont environ des molécules de dioxygène ? Donne le résultat en milliards de milliards.
- c)On ouvre une bouteille d’eau gazeuse : des bulles apparaissent. Explique pourquoi, en utilisant le mot « pression ».
- d)Pourquoi l’air dissous dans l’eau contient-il environ 35 % de dioxygène, alors que l’air en contient environ 21 % ?
Bon courage !
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
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Corrigé et barème – L’air : composition, molécules et dissolution des gaz
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 4ᵉ
Exercice 1 – Un échantillon d’air en modèles ★★
(4 pts)- a)Des molécules de diazote N₂, de dioxygène O₂ et d’eau H₂O. (1)
- b)12 molécules N₂ n’en ont pas ; 3 molécules O₂ en ont ; la molécule H₂O en a 1 : atomes d’oxygène. (1)
- c)Oui : 12 molécules N₂ pour 3 molécules O₂, , soit 4 pour 1, comme dans l’air. (1)
- d)Diazote : molécules ; dioxygène : molécules. (1)
Erreur fréquente — Confondre molécules et atomes : une molécule O₂ compte deux atomes d’oxygène, une molécule H₂O un seul.
Exercice 2 – Mesurer la masse d’un litre d’air ★★
(4 pts)- a) : 3 g d’air ajouté. (1)
- b)2 500 mL = 2,5 L ; : 1,2 g/L. (1)
- c)La pompe a ajouté des molécules (surtout N₂ et O₂), plus serrées dans le même volume ; chaque molécule a une masse, donc la masse augmente. (1)
- d)En gonflant, le ballon repousse l’air autour de lui : la balance ne montrerait presque aucune différence. Une bouteille rigide garde le même volume. (1)
Méthode — Masse d’un litre d’air = (m₂ − m₁) ÷ V, avec V en litres : on ne divise jamais la masse de la bouteille.
Exercice 3 – Le dioxygène d’un bassin ★★
(4 pts)- a) mg, soit 100 g. (1)
- b)Non : 5 mg/L est moins que les 6,5 mg/L qu’il leur faut au moins. (1)
- c) mg, soit 30 g. (1)
- d)Les matières des eaux usées nourrissent des bactéries qui consomment le dioxygène dissous : il en reste encore moins pour les truites. (1)
Repère — Masse dissoute = teneur (mg/L) × volume (L) ; 1 g = 1 000 mg.
Exercice 4 – La qualité de l’air d’une journée d’été ★★★
(4 pts)- a)Indice « dégradé » : c’est le sous-indice le plus dégradé, celui de l’ozone. (1)
- b)Éviter l’effort en plein air cet après-midi : l’ozone irrite les yeux et les bronches, et l’effort fait respirer davantage d’air. (1)
- c) µg, soit 5,4 mg. (1)
- d)Le trafic routier ; par exemple, utiliser les transports en commun, le vélo ou la marche plutôt que la voiture. (1)
Erreur fréquente — Faire la moyenne des sous-indices : l’indice ATMO est toujours le sous-indice le plus dégradé.
Exercice 5 – Raisonner avec les molécules ★★★
(4 pts)- a)Les sortes de particules : des molécules N₂ et O₂, de deux atomes liés (pas des atomes seuls) ; leur proportion : environ 4 molécules N₂ pour 1 molécule O₂, très éloignées les unes des autres et en désordre. (1)
- b) : environ 5 250 milliards de milliards de molécules de dioxygène. (1)
- c)Le dioxyde de carbone a été dissous sous forte pression ; à l’ouverture, la pression au-dessus de l’eau baisse : il ne peut plus rester autant de gaz dissous, le gaz en trop ressort en bulles. (1)
- d)Le dioxygène est environ deux fois plus soluble dans l’eau que le diazote : il se dissout proportionnellement plus, et l’air dissous en est plus riche. (1)
Repère — Un modèle garde les sortes de particules et leurs proportions ; une dissolution dépend du gaz et de la pression.
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Ce contrôle de chimie 4ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « L’air : composition, molécules et dissolution des gaz » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Un échantillon d’air en modèles ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Mesurer la masse d’un litre d’air ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Le dioxygène d’un bassin ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — La qualité de l’air d’une journée d’été ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Raisonner avec les molécules ★★★/ 4 pts
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « L’air : composition, molécules et dissolution des gaz » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de chimie de quatrième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « L’air : composition, molécules et dissolution des gaz » du programme officiel de chimie en quatrième.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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