Ressources · 4ᵉ · Chimie
Conservation de la masse : les atomes se conservent
Peser avant et après une transformation chimique ; la loi de conservation de la masse et Lavoisier ; l’explication par la conservation des atomes ; système fermé ou ouvert, les masses qui semblent disparaître ou apparaître ; calculer une masse manquante.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Conservation de la masse : les atomes se conservent
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 – La craie en flacon bouché ★★
(4 pts)Inès verse dans un flacon un peu d’acide chlorhydrique dilué et pose dedans, debout, un petit tube contenant 0,50 g de craie (du calcaire). Elle bouche le flacon et le pèse : 145,80 g. Elle penche le flacon : la craie disparaît dans une effervescence.
- a)Quelle masse la balance affiche-t-elle quand l’effervescence s’arrête ? Justifie.
- b)Inès débouche le flacon, attend un peu, puis le repèse : 145,59 g. Calcule la masse de gaz sortie du flacon.
- c)Ce résultat contredit-il la loi de conservation de la masse ? Justifie.
- d)Un élève affirme : « Il s’est formé un gaz qui prend beaucoup de place, donc la masse du flacon a dû augmenter. » Que lui réponds-tu ?
Exercice 2 – Des atomes qui changent de partenaires ★★
(4 pts)Dans l’industrie, on fabrique du dihydrogène en faisant réagir du méthane avec de la vapeur d’eau. Le dessin représente la transformation avec des modèles moléculaires.
- a)Compte les atomes de chaque sorte avant la transformation.
- b)Compte les atomes de chaque sorte après la transformation.
- c)Combien y a-t-il de molécules avant ? après ? Qu’est-ce qui se conserve, qu’est-ce qui ne se conserve pas ?
- d)Un élève dessine, pour l’état final : une molécule de dioxyde de carbone CO₂ et deux molécules de dihydrogène. Explique pourquoi son dessin est impossible.
Exercice 3 – L’alcool qui brûle dans une coupelle ★★★
(4 pts)Une coupelle contenant 2,3 g d’éthanol (de l’alcool à brûler) est posée sur une balance, qui affiche 47,8 g. On allume l’éthanol ; quand la flamme s’éteint, il ne reste plus rien dans la coupelle.
- a)Quelle masse la balance affiche-t-elle à la fin ?
- b)En brûlant, l’éthanol a consommé 4,8 g de dioxygène de l’air et formé 4,4 g de dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. Calcule la masse de vapeur d’eau formée.
- c)Les produits formés pèsent plus que l’éthanol brûlé. Explique pourquoi.
- d)Propose une expérience qui permettrait de vérifier la loi de conservation de la masse avec cette combustion.
Exercice 4 – Le cuivre dans le dichlore ★★★
(4 pts)Sous la hotte, le professeur place 0,64 g de fil de cuivre dans un flacon fermé de 500 mL rempli de dichlore, qui en contient 1,45 g. Il chauffe le fil : il brûle et forme du chlorure de cuivre, seul produit. À la fin, il ne reste plus de cuivre ; il s’est formé 1,35 g de chlorure de cuivre.
- a)Calcule la masse du contenu du flacon au début.
- b)Calcule la masse de dichlore consommée.
- c)Calcule la masse de dichlore qui reste dans le flacon à la fin.
- d)Calcule la masse du contenu du flacon à la fin et compare-la à celle du début.
Exercice 5 – Corriger des raisonnements d’élèves ★★★
(4 pts)Explique, en une ou deux phrases, ce qui est faux dans chaque affirmation.
- a)« Le charbon du barbecue a presque disparu : sa matière a été détruite. »
- b)« 2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO₂ + 6 H₂O : il y a 9 molécules avant et 10 après, donc la masse augmente. »
- c)« Quand le dioxygène réagit, ses molécules sont détruites : ses atomes d’oxygène n’existent plus. »
- d)« Un tas de poudre d’aluminium chauffé à l’air libre devient plus lourd : l’aluminium a fabriqué de la matière. »
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Conservation de la masse : les atomes se conservent
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Chimie 4ᵉ
Exercice 1 – La craie en flacon bouché ★★
(4 pts)- a)145,80 g : le flacon est bouché, c’est un système fermé ; rien n’entre ni ne sort, donc la masse totale se conserve (0,5 pt pour la valeur, 0,5 pt pour la justification). (1)
- b)145,80 − 145,59 = 0,21 g de gaz (du dioxyde de carbone). (1)
- c)Non : en débouchant, le système est devenu ouvert et le gaz formé est sorti. La matière n’a pas disparu, elle est partie dans l’air, hors de la balance. (1)
- d)Un gaz prend beaucoup de place pour une très petite masse, mais la masse dépend des atomes présents, pas de la place occupée : les atomes du gaz formé viennent de la craie et de l’acide, déjà dans le flacon et déjà pesés. La masse se conserve, le volume non. (1)
Repère — Fermé : la masse ne bouge pas. Ouvert : elle ne bouge que si quelque chose entre ou sort.
Exercice 2 – Des atomes qui changent de partenaires ★★
(4 pts)- a)Avant : 1 atome de carbone ; 4 + 2 = 6 atomes d’hydrogène ; 1 atome d’oxygène. (1)
- b)Après : 1 atome de carbone ; 1 atome d’oxygène ; 3 × 2 = 6 atomes d’hydrogène. Mêmes nombres qu’avant. (1)
- c)2 molécules avant, 4 après : le nombre de molécules change. Les atomes, eux, se conservent (mêmes sortes, mêmes nombres) : c’est pour cela que la masse se conserve. (1)
- d)Son dessin compte 2 atomes d’oxygène au lieu de 1, et 4 atomes d’hydrogène au lieu de 6 : un atome d’oxygène serait apparu et deux atomes d’hydrogène auraient disparu, ce qui est impossible. (1)
Méthode — Compte sorte par sorte, avant puis après ; ne compte jamais les molécules pour vérifier la conservation.
Exercice 3 – L’alcool qui brûle dans une coupelle ★★★
(4 pts)- a)47,8 − 2,3 = 45,5 g : il ne reste que la coupelle. (1)
- b)Réactifs consommés : 2,3 + 4,8 = 7,1 g. Vapeur d’eau : 7,1 − 4,4 = 2,7 g. (1)
- c)Les produits contiennent aussi les atomes d’oxygène du dioxygène de l’air (4,8 g), qui n’était pas sur la balance : 4,4 + 2,7 = 7,1 g = 2,3 + 4,8. (1)
- d)Faire brûler l’éthanol dans un récipient fermé, assez grand et contenant assez d’air (ou de dioxygène), posé sur la balance : on pèse l’ensemble avant et après ; la masse doit être la même. (1)
Erreur fréquente — Oublier le dioxygène de l’air : il compte parmi les réactifs consommés, même s’il n’était pas pesé.
Exercice 4 – Le cuivre dans le dichlore ★★★
(4 pts)- a)0,64 + 1,45 = 2,09 g. (1)
- b)Masse des réactifs consommés = masse du produit : dichlore = 1,35 − 0,64 = 0,71 g. (1)
- c)1,45 − 0,71 = 0,74 g de dichlore restent dans le flacon. (1)
- d)1,35 + 0,74 = 2,09 g : c’est la masse du début. Le flacon est fermé, la masse totale se conserve. (1)
Attention — Le dichlore qui reste n’a pas réagi : il ne compte pas dans les réactifs consommés, mais il compte dans le contenu du flacon.
Exercice 5 – Corriger des raisonnements d’élèves ★★★
(4 pts)- a)Le carbone du charbon s’est combiné au dioxygène de l’air pour former du dioxyde de carbone, un gaz parti dans l’air : la matière a changé de forme et de place, ses atomes existent toujours. (1)
- b)Il faut compter les atomes, pas les molécules : avant, 4 C, 12 H et 14 O ; après, 4 C, 12 H et 4 × 2 + 6 = 14 O. Mêmes atomes, donc même masse. (1)
- c)Les molécules de dioxygène se défont, mais leurs atomes d’oxygène ne sont pas détruits : on les retrouve dans les produits (dioxyde de carbone, eau, oxyde formé). Seules les molécules changent. (1)
- d)L’aluminium a fixé du dioxygène de l’air pour former de l’alumine : la masse en plus vient de l’air, qui n’était pas pesé. Aucune matière n’a été créée. (1)
Le point clé — Rien ne se crée, rien ne disparaît : quand la masse affichée change, quelque chose est entré ou sorti du système.
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Ce contrôle de chimie 4ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Conservation de la masse : les atomes se conservent » : 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 — La craie en flacon bouché ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Des atomes qui changent de partenaires ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — L’alcool qui brûle dans une coupelle ★★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Le cuivre dans le dichlore ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Corriger des raisonnements d’élèves ★★★/ 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 « Conservation de la masse : les atomes se conservent » ?
- 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 « Conservation de la masse : les atomes se conservent » 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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