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Chimie · Classe de 5ᵉ

La conservation de la masse

Loi de conservation de la masse lors d'une réaction chimique

À propos de cette page
Cette évaluation sur « La conservation de la masse » en cinquième permet de faire le point sur ses connaissances en chimie, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de cinquième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Les réactifs et les produits d'une réaction chimique, Les atomes : briques indestructibles de la matière, La loi de Lavoisier : rien ne se perd, rien ne se crée, Vérification expérimentale : comment peser correctement. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de cinquième en chimie.
Évaluation finale · Niveau difficile · Durée 60 min · Noté sur 20
60:00

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
  1. Définis les termes réactif et produit. Donne un exemple de chacun en utilisant la réaction : magnésium + dioxygène → oxyde de magnésium. (2 pts)
  2. Énonce la loi de conservation de la masse. Qui l'a formulée et en quelle année ? (2 pts)

Exercice 2 — Vérification expérimentale

/ 4 pts
  1. On fait réagir du bicarbonate de sodium (5,3 g) avec du vinaigre (25 g) dans un flacon. On observe un dégagement gazeux de CO₂. a) Quelle précaution faut-il prendre pour vérifier la loi de conservation de la masse ? (1 pt)
  2. b) Le flacon est fermé. Quelle est la masse totale après réaction ? Justifie. (1 pt)
  3. c) On ouvre le flacon après réaction ; la masse diminue de 2,2 g. Explique ce phénomène sans violer la loi de Lavoisier. (2 pts)

Exercice 3 — Calculs de masses

/ 6 pts
  1. La combustion du soufre suit la réaction : soufre + dioxygène → dioxyde de soufre. On réalise cette combustion avec 8 g de soufre et 8 g de dioxygène. a) Quelle masse de dioxyde de soufre est produite ? (2 pts)
  2. b) Si on avait utilisé 12 g de soufre et 12 g de dioxygène, quelle masse de dioxyde de soufre aurait-on obtenu ? (2 pts)
  3. c) De l'aluminium (54 g) brûle dans le dioxygène et produit 102 g d'oxyde d'aluminium. Quelle masse de dioxygène a réagi ? (2 pts)

Exercice 4 — Analyse de situations

/ 4 pts
  1. Un bûcheron brûle un tronc d'arbre (masse = 50 kg) à l'air libre. Il ne reste que 2 kg de cendres. Un camarade affirme que la loi de Lavoisier est violée. Es-tu d'accord ? Explique en précisant ce qui est arrivé aux 48 kg manquants. (2 pts)
  2. Un chercheur mesure 30 g de réactifs dans un ballon fermé, mais obtient 31 g de produits après la réaction. Quelle conclusion peut-on tirer de cette mesure ? Propose une explication. (2 pts)

Exercice 5 — Bilan atomique (bonus)

/ 2 pts
  1. Dans la réaction : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O, vérifie que le nombre d'atomes est identique de chaque côté de la flèche en comptant les atomes d'hydrogène et d'oxygène. Que confirme ce bilan ? (2 pts)
✓Corrigé détaillé

Exercice 1 — Vocabulaire et loi de Lavoisier
1. Définitions et exemple (2 pts)

  • Réactif : substance qui disparaît au cours de la réaction chimique. Dans l'exemple, les réactifs sont le magnésium et le dioxygène.
  • Produit : nouvelle substance formée par la réaction. Dans l'exemple, le produit est l'oxyde de magnésium.

2. Loi de conservation de la masse (2 pts)
Énoncé : Au cours d'une réaction chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits.
Formule : m(réactifs) = m(produits)
Cette loi a été formulée par Antoine Lavoisier en 1789. Sa célèbre phrase : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

Exercice 2 — Vérification expérimentale
a) Précaution expérimentale (1 pt)
Il faut réaliser la réaction dans un système fermé (flacon bouché hermétiquement) afin qu'aucun gaz (ici le CO₂) ne puisse s'échapper. Ainsi, tous les réactifs et tous les produits sont comptabilisés dans la pesée.

b) Masse totale après réaction en système fermé (1 pt)
D'après la loi de conservation de la masse :
m(après) = m(bicarbonate) + m(vinaigre) = 5,3 + 25 = 30,3 g
Dans un système fermé, aucune matière ne s'échappe donc la masse est conservée.

c) Explication de la diminution de masse à l'ouverture (2 pts)
Quand on ouvre le flacon, 2,2 g de CO₂ (dioxyde de carbone gazeux) s'échappent dans l'atmosphère. La balance ne pèse plus ce gaz, ce qui explique la diminution de 2,2 g.
La loi de Lavoisier n'est pas violée : si l'on pesait également le CO₂ qui s'est dégagé, on retrouverait la masse totale de 30,3 g. La matière ne disparaît pas, elle change simplement de forme et de lieu.

Exercice 3 — Calculs de masses
a) Masse de dioxyde de soufre produite (2 pts)
Réaction : soufre + dioxygène → dioxyde de soufre
D'après la loi de conservation de la masse :
m(dioxyde de soufre) = m(soufre) + m(dioxygène)
m(dioxyde de soufre) = 8 + 8 = 16 g

b) Avec 12 g de soufre et 12 g de dioxygène (2 pts)
m(dioxyde de soufre) = 12 + 12 = 24 g
La loi de conservation de la masse s'applique de la même façon quelle que soit la quantité de réactifs.

c) Masse de dioxygène ayant réagi (2 pts)
Réaction : aluminium + dioxygène → oxyde d'aluminium
D'après la loi de conservation de la masse :
m(aluminium) + m(dioxygène) = m(oxyde d'aluminium)
54 + m(dioxygène) = 102
m(dioxygène) = 102 − 54 = 48 g

Exercice 4 — Analyse de situations
1. Combustion du tronc d'arbre (2 pts)
Non, je ne suis pas d'accord avec le camarade. La loi de Lavoisier n'est pas violée.
Les 48 kg « manquants » se sont transformés en gaz lors de la combustion : principalement du dioxyde de carbone (CO₂) et de la vapeur d'eau (H₂O), qui se sont dispersés dans l'atmosphère.
La combustion s'est réalisée dans un système ouvert (à l'air libre) : les gaz produits ne sont pas restés dans le système pesé. Si on avait pu peser tous les gaz produits et l'oxygène consommé, on vérifierait que la masse totale est bien conservée.

2. 30 g de réactifs → 31 g de produits apparents (2 pts)
Cette mesure est impossible si le système est vraiment fermé et bien pesé : la loi de conservation de la masse est universelle, on ne peut pas obtenir plus de masse que celle des réactifs.
Explications possibles :

  • Erreur de mesure (balance mal étalonnée ou mal utilisée).
  • Fuite du récipient dans un sens inattendu : un gaz ou une substance extérieure a été incorporé(e) sans être comptabilisé(e) dans les 30 g initiaux (par exemple de l'oxygène de l'air absorbé si le récipient n'était pas vraiment fermé).
En aucun cas la loi de Lavoisier n'est violée ; c'est la procédure expérimentale qui est à remettre en question.

Exercice 5 — Bilan atomique (bonus)
Réaction : 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Comptage des atomes côté réactifs :

  • Hydrogène : 2 molécules de H₂ = 2 × 2 = 4 atomes H
  • Oxygène : 1 molécule de O₂ = 1 × 2 = 2 atomes O
Comptage des atomes côté produits :
  • Hydrogène : 2 molécules de H₂O = 2 × 2 = 4 atomes H
  • Oxygène : 2 molécules de H₂O = 2 × 1 = 2 atomes O
Bilan : 4 H et 2 O de chaque côté → le nombre d'atomes est identique avant et après la réaction. ✓

Conclusion : Ce bilan atomique confirme la loi de conservation de la masse : puisque aucun atome n'est créé ni détruit (ils se réarrangent seulement), et que chaque atome possède une masse fixe, la masse totale ne peut pas changer lors de la réaction.

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