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Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Vocabulaire et loi de Lavoisier
/ 4 pts- Donne la définition d'une réaction chimique en précisant les termes « réactifs » et « produits ». (2 pts)
- Énonce la loi de conservation de la masse (loi de Lavoisier). (1 pt)
- On fait réagir 10 g de calcium avec 8 g de dioxygène pour former de l'oxyde de calcium. Quelle est la masse d'oxyde de calcium obtenu ? Justifie. (1 pt)
Exercice 2 — Équilibrage d'équations
/ 6 pts- Équilibre l'équation suivante :
H₂ + O₂ → H₂O. Détaille le raisonnement (tableau des atomes). (2 pts) - Équilibre l'équation suivante :
Al + O₂ → Al₂O₃. (2 pts) - Explique pourquoi on ne peut pas modifier les indices des formules chimiques (comme écrire H₄O au lieu de H₂O) pour équilibrer une équation. (2 pts)
Exercice 3 — Analyse d'une équation : combustion du propane
/ 4 ptsOn donne l'équation de la combustion du propane : C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O.
- Identifie les réactifs et les produits de cette réaction. (1 pt)
- Vérifie l'équilibrage en complétant le tableau : nombre d'atomes C, H, O à gauche et à droite. (2 pts)
- Quel est le coefficient stœchiométrique de O₂ dans cette équation ? Que signifie-t-il ? (1 pt)
Exercice 4 — Calcul de masse et bilan
/ 4 ptsLa combustion du méthane suit l'équation : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O.
- On brûle 8 g de méthane avec 32 g de dioxygène. Calculer la masse totale des produits obtenus. (1 pt)
- Parmi ces produits, on récupère 22 g de CO₂. Quelle est la masse d'eau (H₂O) formée ? (2 pts)
- Cite un test expérimental permettant de détecter la présence d'eau parmi les produits. (1 pt)
Exercice 5 — Question ouverte : rôle des atomes
/ 2 pts- Explique, en lien avec la loi de conservation de la masse, pourquoi une équation de réaction chimique doit obligatoirement être équilibrée. Utilise les mots « atomes », « réactifs », « produits » dans ta réponse. (2 pts)
Corrigé détaillé — à n'ouvrir qu'après avoir rendu la copie
Exercice 1 — Vocabulaire et loi de Lavoisier
1. Définition d'une réaction chimique (2 pts)
Une réaction chimique est un phénomène au cours duquel des substances initiales appelées réactifs (écrites à gauche de la flèche) se transforment en de nouvelles substances appelées produits (écrites à droite de la flèche). Les atomes présents dans les réactifs se réarrangent pour former les produits : ils ne sont ni créés ni détruits.
2. Loi de conservation de la masse / loi de Lavoisier (1 pt)
« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » La masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits lors d'une réaction chimique. Autrement dit, le nombre d'atomes de chaque élément est identique avant et après la réaction.
3. Calcul de la masse d'oxyde de calcium (1 pt)
Données : masse de calcium = 10 g ; masse de dioxygène = 8 g.
D'après la loi de conservation de la masse :
masse d'oxyde de calcium = masse de calcium + masse de dioxygène = 10 + 8 = 18 g.
Justification : en système fermé, la masse totale se conserve ; les atomes de Ca et O se réarrangent pour former CaO sans qu'aucun atome ne soit perdu.
Exercice 2 — Équilibrage d'équations
1. Équilibrage de H₂ + O₂ → H₂O (2 pts)
Étape 1 — Équation non équilibrée : H₂ + O₂ → H₂O
Étape 2 — Tableau des atomes :
- Avant (gauche) : H = 2 ; O = 2
- Après (droite) : H = 2 ; O = 1
Étape 3 — Ajustement : On place le coefficient 2 devant H₂O :
H₂ + O₂ → 2 H₂ONouveau bilan : gauche H = 2, O = 2 ; droite H = 4, O = 2. L'hydrogène n'est pas équilibré (2 ≠ 4).
On place le coefficient 2 devant H₂ :
2 H₂ + O₂ → 2 H₂OÉtape 4 — Vérification :
- H : gauche 2×2 = 4 ; droite 2×2 = 4 ✓
- O : gauche 1×2 = 2 ; droite 2×1 = 2 ✓
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O2. Équilibrage de Al + O₂ → Al₂O₃ (2 pts)
Équation non équilibrée : Al + O₂ → Al₂O₃
Bilan initial : Al : 1 vs 2 ; O : 2 vs 3 — rien n'est équilibré.
On commence par équilibrer O : ppcm(2, 3) = 6 → placer 3 devant O₂ et 2 devant Al₂O₃ :
Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃Al : gauche 1 ; droite 2×2 = 4 → placer 4 devant Al :
4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃Vérification : Al : 4 = 4 ✓ ; O : 3×2 = 6 = 2×3 = 6 ✓
Équation équilibrée :
4 Al + 3 O₂ → 2 Al₂O₃3. Pourquoi ne pas modifier les indices des formules ? (2 pts)
Les formules chimiques (H₂O, Al₂O₃…) représentent des molécules réelles dont la composition est fixée par la nature. Modifier un indice (par exemple écrire H₄O au lieu de H₂O) revient à inventer une molécule qui n'existe pas et qui aurait des propriétés totalement différentes. On ne peut donc modifier que les coefficients stœchiométriques placés devant les formules, car cela ne change que le nombre de molécules, pas leur nature.
Exercice 3 — Analyse d'une équation : combustion du propane
Équation donnée : C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O
a) Réactifs et produits (1 pt)
- Réactifs (à gauche de la flèche) : le propane (C₃H₈) et le dioxygène (O₂).
- Produits (à droite de la flèche) : le dioxyde de carbone (CO₂) et l'eau (H₂O).
b) Vérification de l'équilibrage — tableau des atomes (2 pts)
| Élément | Côté gauche (réactifs) | Côté droit (produits) | Équilibré ? |
|---|---|---|---|
| C | 1 × 3 = 3 | 3 × 1 = 3 | ✓ |
| H | 1 × 8 = 8 | 4 × 2 = 8 | ✓ |
| O | 5 × 2 = 10 | 3×2 + 4×1 = 6 + 4 = 10 | ✓ |
c) Coefficient stœchiométrique de O₂ et sa signification (1 pt)
Le coefficient stœchiométrique de O₂ est 5.
Il signifie que 5 molécules de dioxygène sont nécessaires pour faire réagir 1 molécule de propane (C₃H₈) — c'est la proportion dans laquelle les réactifs s'engagent dans la réaction.
Exercice 4 — Calcul de masse et bilan
Équation : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
a) Masse totale des produits (1 pt)
Données : masse de CH₄ = 8 g ; masse de O₂ = 32 g.
D'après la loi de conservation de la masse :
masse totale des produits = masse totale des réactifs = 8 + 32 = 40 g.
b) Masse d'eau formée (2 pts)
La masse totale des produits est répartie entre CO₂ et H₂O :
masse(CO₂) + masse(H₂O) = 40 g
22 g + masse(H₂O) = 40 g
masse(H₂O) = 40 − 22 = 18 g.
Justification : la conservation de la masse garantit que la somme des masses des produits est égale à la somme des masses des réactifs (40 g). On soustrait la masse de CO₂ récupérée pour trouver la masse d'eau.
c) Test expérimental de détection de l'eau (1 pt)
On utilise du sulfate de cuivre anhydre (poudre blanche). Au contact de l'eau, il se colore en bleu. Ce changement de couleur blanc → bleu confirme la présence d'eau parmi les produits. (On peut aussi citer : l'eau fait monter la buée sur une surface froide.)
Exercice 5 — Question ouverte : rôle des atomes
Réponse attendue (2 pts)
Lors d'une réaction chimique, les atomes présents dans les réactifs ne disparaissent pas et aucun nouvel atome n'est créé : ils se réarrangent simplement pour former les produits. C'est précisément ce qu'affirme la loi de conservation de la masse (loi de Lavoisier).
Or, une équation chimique est une représentation symbolique de cette transformation. Pour qu'elle soit fidèle à la réalité (conservation des atomes), il est obligatoire que le nombre d'atomes de chaque élément soit identique à gauche (réactifs) et à droite (produits) de la flèche. Une équation non équilibrée signifierait que des atomes ont été créés ou détruits, ce qui est impossible d'après la loi de Lavoisier.
(Critères : mention des atomes qui se conservent/se réarrangent + lien explicite avec la loi de Lavoisier + notion d'équilibre réactifs/produits.)
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