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Physique-Chimie Cycle 4

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Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ouverturep. 25
Comment détecter la présence d'eau ?
Activité expérimentalep. 26
Seulement de l'eau ? Comment savoir ?
Activité expérimentalep. 27
Quel est le gaz dissous dans les boissons pétillantes ?
Activité expérimentalep. 28
Quelle eau pour un bébé ?
Tâche complexep. 29
Bilan
Bilanp. 30-31
Exercices
Exercicesp. 32-37
La Physique-Chimie autrement
Travailler autrementp. 38
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Ch. 6
Que trouve-t-on dans l'air ?
Ch. 7
Les transformations chimiques et la pollution
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Ch. 10
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 11
Introduction à la masse volumique
Ch. 12
La masse volumique
Ch. 13
La matière, dans l'espace et dans l'Univers
Ch. 14
De l'Univers aux atomes
Thème 2 - Mouvement et interactions
Ch. 15
Introduction à la vitesse et au mouvement
Ch. 16
Repérage de mouvement et mesure de vitesse
Ch. 17
Vitesse et mouvement
Ch. 18
Les interactions
Ch. 19
Les forces
Ch. 20
Le poids
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Ch. 21
Introduire la notion d'énergie
Ch. 22
Conversion et transfert de l'énergie
Ch. 23
La conservation de l'énergie
Ch. 24
Les circuits électriques
Ch. 25
La tension et l'intensité
Ch. 26
Relations entre grandeurs dans les circuits électriques
Ch. 27
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 28
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 29
Le son
Ch. 30
La lumière
Ch. 31
Vitesse de propagation des signaux
Ch. 32
Des signaux au-delà de la perception humaine
Nos dossiers d'actualité
Nos dossier d'actualité
Chapitre 1

Exercices

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Je me teste

Je sais

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1
Le sulfate de cuivre anhydre est une poudre :




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2
Parmi les mélanges homogènes, on trouve :




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3
Le gaz contenu dans les boissons pétillantes est :




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4
La vaporisation est :




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5
Complète la grille de mots-croisés.

Horizontal :
1. Permet d'identifier le gaz contenu dans les boissons pétillantes.
2. Passage de l'état liquide à l'état gazeux.
3. Couleur du sulfate de cuivre en présence d'eau.

Vertical :
4. Liquide contenant une seule substance.
5. L'eau de chaux le devient en présence de dioxyde de carbone.
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Je sais faire

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6
Pour savoir si un liquide incolore est un corps pur :




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7
Pour identifier le dioxyde de carbone :




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8
Lorsque l'eau de chaux est en contact avec du dioxyde de carbone :




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9
La poudre qui permet de détecter la présence d'eau est :




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Exercice corrigé

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Compétence : Interpréter des résultats.
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10
De l'eau dans les frites ?

Lorsque tu manges des frites, tu consommes des pommes de terre et de l'huile. On réalise un test sur ces deux aliments.

1. Comment se nomme ce test ?
2. D'après les résultats obtenus, que peux-tu conclure concernant l'huile ? Utilise le mot « donc ».
3. D'après les résultats obtenus, que peux-tu conclure concernant la pomme de terre ? Utilise le mot « car ».
4. Les frites sont-elles un apport d'eau pour le corps ?

Placeholder pour Photographie : expérience scientifique montrant du sulfate de cuivre sur de l'huile et une pomme de terre.Photographie : expérience scientifique montrant du sulfate de cuivre sur de l'huile et une pomme de terre.
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Étapes de la méthode
  • Repérer dans les documents disponibles la substance utilisée par le test afin d'identifier celui-ci.
  • Le mot « donc » est une conjonction de coordination. Il permet de d'exprimer la relation entre une cause et une conséquence. Il faut énoncer en premier la cause, utiliser ensuite le mot « donc » et finir par la conséquence. Ici, la cause est l'observation, et la conséquence est la conclusion.
  • Le mot « car » est aussi une conjonction de coordination qui sert à exprimer la relation entre une cause et une conséquence. Il faut énoncer en premier la conséquence, utiliser ensuite le mot « car » et finir par la cause.
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Corrigé
1. Puisque l'on utilise du sulfate de cuivre, il s'agit du test de reconnaissance de l'eau.
2. J'observe que le sulfate de cuivre anhydre reste blanc au contact de l'huile donc l'huile ne contient pas d'eau.
3. La pomme de terre contient de l'eau car j'observe que le sulfate de cuivre anhydre est devenu bleu à son contact.
4. L'huile ne contient pas d'eau, la pomme de terre contient de l'eau. Les frites n'apportent de l'eau au corps humain que de manière limitée.
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Exercice similaire

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11
Lorsqu'on souffle dans une paille qui trempe dans de l'eau de chaux, cette dernière devient trouble.

1. Comment se nomme ce test ?
2. D'après le test réalisé, que peux-tu conclure ? Utilise le mot « donc ».
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Je m'entraine

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12
Déduire.

Compétence
Interpréter des résultats

Observe les tests réalisés.
Placeholder pour Photographie de lait en poudre, orange, tomate et pomme de terre avec une substance bleue.Photographie de lait en poudre, orange, tomate et pomme de terre avec une substance bleue.
1. Déduis-en quels sont les aliments qui contiennent de l'eau.
2. Le lait contient de l'eau. Pourquoi le lait en poudre n'en contient-il pas ?
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13
Observe et conclus.

On verse 5 mL de deux eaux salées différentes dans deux verres de montre différents. L'une est 6 fois moins salée que l'autre. L'expérience est laissée à l'air libre pendant quelques jours.
Placeholder pour Photographie : expérience d'évaporation de l'eau dans deux verres de montre. Après évaporation, formation de cristaux.Photographie : expérience d'évaporation de l'eau dans deux verres de montre. Après évaporation, formation de cristaux.
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14
Composition d'une eau de source.

Placeholder pour Tableau: Analyse de l'eau de source des Monts d'Arrée (mg/l). Convient aux nourrissons. pH 5.Tableau: Analyse de l'eau de source des Monts d'Arrée (mg/l). Convient aux nourrissons. pH 5.
1. L'eau de cette bouteille est-elle pure ?
2. Comment appelle-t-on les constituants présents dans cette eau ?
3. Décris une expérience qui permettrait de prouver ta réponse à la question 1.
4. D'après l'étiquette, quelle masse de calcium contient 1 L de cette eau ?
5. Si tu bois 500 mL de cette eau dans la journée, quelle quantité totale (en mg) de calcium et de magnésium as-tu absorbée ?
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15
Cachet effervescent.

Observe l'image d'un cachet effervescent dans un verre d'eau.
Placeholder pour Photographie : comprimé effervescent se dissolvant dans l'eau, formant des bulles.Photographie : comprimé effervescent se dissolvant dans l'eau, formant des bulles.
1. Décris le phénomène qui a lieu.
2. Fais le schéma d'une expérience qui permettrait de savoir si le gaz formé est du dioxyde de carbone.
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16
Eau pétillante et sodas maison.

Compétence
Émettre des hypothèses

Pour fabriquer de l'eau pétillante et des sodas maison, il existe des fontaines spéciales. Ces machines utilisent des cartouches de gaz.

1. À ton avis, quel est le gaz contenu dans ces cartouches ?
2. Comment procéder pour le vérifier ?
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17
Utilisation de l'eau déminéralisée.

Dans un fer à repasser, il est conseillé d'utiliser de l'eau déminéralisée.

1. Qu'est-ce que l'eau déminéralisée ?
2. Qu'observes-tu sur les parois du tube à essai, si tu évapores de l'eau déminéralisée dans ce tube ?
3. Pourquoi l'eau déminéralisée est-elle conseillée pour les fers à repasser ?
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18
Tests de reconnaissance.

Compétence
Produire et transformer des tableaux ou des documents graphiques
Aide-toi des fiches méthode
p. 218.


1. Fais un schéma du test de l'eau pour un aliment solide.
2. Recommence pour un liquide.
3. Fais un schéma de l'expérience qui permet de savoir si un gaz inconnu contient du dioxyde de carbone.
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19
Trouve les erreurs.

Ces élèves font quelques erreurs lors de leur séance de travaux pratiques.

1. Retrouve les erreurs.
Placeholder pour Illustration : deux élèves réalisent une expérience scientifique avec un bec Bunsen et une pince en bois.Illustration : deux élèves réalisent une expérience scientifique avec un bec Bunsen et une pince en bois.
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Une notion, trois exercices
Différenciation

Compétence : Concevoir une expérience pour tester une hypothèse.
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20
Vérifier la pureté de l'eau. Identifier de l'eau pure.

On a trouvé un liquide transparent et incolore dans une bouteille. On veut vérifier si ce liquide est de l'eau et s'il est pur.

1. Décris le test de reconnaissance de l'eau appliqué à ce liquide.
2. Décris la technique de vaporisation appliquée à ce liquide.
3. Pour chaque expérience, fais une supposition en utilisant la formulation « Si j'observe… alors… sinon… ».
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20
Vérifier la pureté de l'eau. Une bouteille sans étiquette.

Nicolas a besoin d'eau pure pour son fer à repasser. Il a trouvé cette bouteille, mais malheureusement l'étiquette s'est décrochée.

1. Décris deux tests à effectuer sur le liquide contenu dans la bouteille afin de savoir si ce liquide est de l'eau et si celle-ci est pure.
Placeholder pour Bouteille d'eau plastique transparente avec bouchon bleuBouteille d'eau plastique transparente avec bouchon bleu
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20
Vérifier la pureté de l'eau. Ne pas se fier aux apparences.

On a trouvé ce ballon contenant un liquide inconnu sur une paillasse d'un laboratoire.

1. Quelle suite d'expériences faut-il faire pour savoir si ce liquide est de l'eau pure ?
Placeholder pour Photographie d'un ballon de laboratoire en verre contenant un liquide clair, sur fond blanc.Photographie d'un ballon de laboratoire en verre contenant un liquide clair, sur fond blanc.
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J'approfondis

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21
Trouve une explication.

Un flacon d'eau de chaux est laissé à l'air libre pendant plusieurs jours.

1. À quoi sert l'eau de chaux ?
2. Qu'observes-tu ?
3. Propose une explication.
Placeholder pour Photographie de deux béchers d'eau de chaux : avant et après plusieurs jours de repos. L'eau initialement claire est devenue trouble.Photographie de deux béchers d'eau de chaux : avant et après plusieurs jours de repos. L'eau initialement claire est devenue trouble.
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22
Imagine un protocole.

Compétence
Concevoir une expérience pour tester une hypothèse

En activité expérimentale, un binôme possède deux flacons A et B contenant chacun un liquide incolore. Un seul de ces deux flacons contient de l'eau, mais le professeur a oublié lequel !

1. Un élève propose de gouter le contenu des flacons. Que penses-tu de cette idée ?
2. Schématise et décris les expériences qu'il faut mettre en œuvre pour retrouver le flacon contenant de l'eau.
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23
Les poissons ne font pas de bulles !

Lorsqu'on observe les poissons dans l'eau, ils ne font pas de bulles. Pourtant ils respirent !

1. Propose une explication à ce phénomène.
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24
Méthode du déplacement d'eau.

Pour transvaser ou recueillir un gaz, on utilise la technique du déplacement d'eau. Cette technique consiste à remplir un tube à essai d'eau et à le renverser dans un cristallisoir lui-même rempli d'eau. Le tube à essai est alors relié au récipient contenant le gaz que l'on veut transférer par un tube, appelé tube à dégagement (ou par un tuyau). Le gaz remonte dans le tube et prend la place de l'eau. On chauffe une boisson pétillante afin de récupérer son gaz plus rapidement.

1. Légende le montage avec les mots suivants : chauffe-ballon - ballon - eau - boisson pétillante - gaz (x2) - cristallisoir.
Placeholder pour Schéma : liquide orange produisant des bulles passant dans un tube vers un récipient d'eau. Déplacement d'eau illustré.Schéma : liquide orange produisant des bulles passant dans un tube vers un récipient d'eau. Déplacement d'eau illustré.
2. Pourquoi cette méthode est-elle appelée déplacement d'eau ?
3. Pourquoi le gaz doit-il être peu soluble dans l'eau pour utiliser cette technique ?
4. Est-il obligatoire de chauffer ? Que pourrais-tu faire à la place ?
5. Donne le nom du gaz présent dans les boissons pétillantes.
6. Propose une expérience qui permet d'identifier le gaz recueilli.
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25
Petit chercheur.

Des tubes à essai ont été mélangés. Parmi ces 4 tubes, il y a de l'eau déminéralisée, de l'eau Hépar®, de l'eau Perrier® et de l'eau sucrée.

1. D'après la photo n°1, peux-tu dire à chaque fois si ces liquides sont des mélanges ou des corps purs ?
2. Qu'observes-tu sur la photo n°2 ?
3. Déduis-en le nom des liquides contenus dans les différents tubes à essai.
Placeholder pour Photographie de quatre tubes à essai avant et après vaporisation, montrant des dépôts blancs variables.Photographie de quatre tubes à essai avant et après vaporisation, montrant des dépôts blancs variables.
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26
Réflexion.

En activité expérimentale, des élèves ont oublié de refermer le flacon de sulfate de cuivre anhydre. Quelques jours plus tard, le professeur s'aperçoit que le contenu est devenu bleu.

1. Propose une explication.
2. Le professeur fait chauffer son sulfate de cuivre pendant quelques heures et celui-ci redevient blanc. Propose une explication à ce second changement.
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27
De l'eau pure ?

Deux élèves discutent :
« Je pense que cette eau est pure et que l'on peut la boire.
- Attention, en disant « pure », tu veux dire non polluée, potable, ou chimiquement pure ? »

1. Explique les mots suivants au sens scientifique : eau non polluée - eau potable - eau pure.
2. Décris une expérience qui permettrait de savoir si cette eau est chimiquement pure.
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28
Obtenir de l'eau pure.

Observe le schéma ci-dessous.

1. Quel est le rôle du Soleil ?
2. Quel est le rôle du film plastique et du caillou ?
3. Que récupère-t-on dans le verre ?
4. Explique le principe de cette expérience en utilisant les changements d'état.
5. Comment prouver que l'eau obtenue est pure ?
Placeholder pour Schéma : désalinisation solaire. Eau salée dans récipient recouvert d'un film plastique. Condensation sur caillou central récupérée dans verre.Schéma : désalinisation solaire. Eau salée dans récipient recouvert d'un film plastique. Condensation sur caillou central récupérée dans verre.
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29
Pourquoi un bulleur dans un aquarium ?

Compétence
Interpréter des résultats

Avec la technique du déplacement d'eau, on récupère le gaz d'un bulleur d'aquarium pour ensuite faire le test à l'eau de chaux.

1. À quoi sert l'eau de chaux ?
2. Le test à l'eau de chaux est négatif. Que peux-tu en conclure ?
3. Donne le nom du gaz dont a besoin un poisson.
Placeholder pour Schéma : expérience scientifique montrant le gaz d'un bulleur passant dans l'eau de chaux.Schéma : expérience scientifique montrant le gaz d'un bulleur passant dans l'eau de chaux.
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Je résous un problème

Compétence : Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations.
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Placeholder pour Photo : crème anglaise onctueuse versée dans un bol blanc. Fouet et ingrédients flous en arrière-plan.Photo : crème anglaise onctueuse versée dans un bol blanc. Fouet et ingrédients flous en arrière-plan.
De la vanille naturelle ou de l'arôme de vanille, quel est celui qui est pur ? Lequel a l'odeur et le gout le plus prononcé ?
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Doc. 1
Crème anglaise maison.

Ingrédients : lait, jaune d'œuf, gousse de vanille, sucre.

  • La gousse de vanille naturelle comprend plusieurs centaines de composés lui donnant son gout et son odeur caractéristique.
  • La vanilline est le composé principal de la gousse. On trouve des préparations à base de vanille naturelle ou de vanilline (vanille de synthèse) en parfumerie et dans l'alimentation.
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Doc. 2
Crème anglaise industrielle.

Ingrédients : lait entier, œufs concentrés sucrés, sucre, amidon modifié, arôme vanille, épaississants : gomme de xanthane, pectine, carraghénanes, sel, colorants : E100, E160c.

  • La vanilline peut être fabriquée en laboratoire et utilisée pour certaines préparations, lesquelles portent l'indication « arôme vanille » ou « vanilline ».
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Exercices supplémentaires

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30
Teste tes connaisances.

Complète les phrases avec les notions clés.
1. Le test de reconnaissance de l'eau se réalise avec
.
2. Le test de reconnaissance du dioxyde de carbone se réalise avec 
.
3. Le sulfate de cuivre anhydre est
et devient
au contact de 
.
4. L'eau de chaux devient
au contact du
.

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31
Avec ou sans eau ?

Place les aliments dans la bonne catégorie.
Contient de l'eau Ne contient pas d'eau
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32
L'eau dans les aliments.

L'eau est essentielle à la vie et représente le principal constituant du corps humain.La quantité moyenne d'eau contenue dans un organisme adulte est de 65 %. Les besoins en eau nécessaire à un adulte est d'environ 2,5 litres par jour.

1. Classe les aliments du tableau du plus riche en eau au moins riche.
2. D'où proviennent les 2,5 litres d'eau dont à besoin le corps humain ?
3. Que penses-tu de ce repas ? Melon, carottes/pommes de terre, viande, pain avec du chocolat.
4. Fais ton propre menu.
Aliments % d'eau
Carotte 85
Pomme 84
Salade 94
Viande 60
Chocolat 2
Pain 30
Huile 0
Melon 95
Confiture 28
Pomme de terre 80
Poisson 70
Yaourt 85
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33
Composition d'un brumisateur.

1. Est-ce de l'eau pure ? Argumente ta réponse.
2. Que signifie le terme « résidus sec » ?
3. Quelle est la valeur du pH de l'eau contenue dans le brumisateur ?
4. L'eau contenue dans le brumisateur est-elle acide, basique ou neutre ?
5. Étant donné l'usage de cette eau, explique pourquoi ta réponse précédente n'est pas étonnante.
6. Effectue des recherches afin d'identifier au moins 2 méthodes de contrôle du pH.
HCO3-360 mg/LCa2+80 mg/L
SO42-14 mg/LMg2+26 mg/L
Cl-10 mg/LNa+6,5 mg/L
pH7,2Résidus à secs345 mg/L
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34
L'eau de chaux.

L'eau de chaux est un produit irritant utilisé en chimie. Le pH de l'eau de chaux est mesuré à l'aide d'une bandelette de papier pH. On obtient la couleur suivante :

1. Dans quelle situation utilises-tu l'eau de chaux en chimie ?
2. À l'aide du nuancier, donne la valeur du pH de l'eau de chaux.
3. L'eau de chaux a-t-elle un caractère acide, basique, ou neutre ?


Placeholder pour Photographie d'un nuancier de papier indicateur universel de pH, de 1 à 14.Photographie d'un nuancier de papier indicateur universel de pH, de 1 à 14.
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35
Caractéristiques du pH.

Le pH d'une solution indique son caractère corrosif, il est compris entre 0 et 14.

Complète le tableau représentant l'échelle de valeurs du pH ci-dessous.

0 → 7 → 14
Solution...
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36
L'encre bleue.

Un élève voudrait savoir si son encre bleue contient de l'eau. Son binôme lui propose le test au sulfate de cuivre anhydre.

1. Rappelle à quoi sert le test au sulfate de cuivre anhydre.
2. Propose un protocole pour faire ce test.
3. Que penses-tu du résultat que donnerait ce test ?
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37
Tests au papier pH.

Quelques liquides ont été testés, les résultats sont répertoriés dans le tableau suivant.

1. Quel test a été réalisé pour remplir ce tableau ?
2. Complète les cases manquantes du tableau. Tu pourras t'aider du document de l'exercice 34.

Solution Eau de source Eau de chaux Jus de citron Cola Savon liquide
Test au papier pH Vert clair
Rouge
Valeur du pH
12 3
8
Caractère acide, basique ou neutre

3. Classe les solutions acide de la moins acide à la plus acide.
4. Classe les solutions basique de la moins basique à la plus basique.
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38
Acide ou basique ?

1. L'une de ces solutions est basique. Laquelle et pourquoi ?
2. Parmi les solutions acides, laquelle est la plus acide ?
3. Parmi les solutions acides, laquelle est la moins acide ?
Eau de mer Vinaigre Thé Citron Limonade
pH = 8pH = 3pH = 5,5pH = 2pH = 4
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39
Du tartre.

Dans certaines région l'eau est très calcaire, elle contient beaucoup de sels minéraux dissous. Cette eau est dite dure et les résistances de bouilloire ou de lave linge peuvent s'entartrer.

1. Que pourrais-tu observer sur une de ces résistances chauffantes ?
2. De quoi est-ce constitué ?
3. D'où cela provient-il ?
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Parcours de compétences

Compétence : Concevoir une expérience pour tester une hypothèse.
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Aïssatou s'est acheté des gâteaux sablés. Elle se dit que pour être si croquants, ils ne doivent pas contenir d'eau.

Décris une expérience qui permettrait de tester l'hypothèse d'Aïssatou.
Placeholder pour Photo de biscuits bretons dorés, disposés sur papier sulfurisé. Motifs ondulés visibles.Photo de biscuits bretons dorés, disposés sur papier sulfurisé. Motifs ondulés visibles.
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Niveau 1
J'identifie parmi les protocoles proposés celui qui teste l'hypothèse.
Coup de pouce
Divise la distance qui sépare les points d'arrivée dans le bouchon par la durée écoulée entre les arrivées.
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Niveau 2
J'identifie le paramètre à mesurer ou à observer pour choisir le protocole.
Coup de pouce
Que fait ce réactif de test en présence d'eau ?
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Niveau 3
Avec le matériel à ma disposition, je conçois une partie du protocole.
Coup de pouce
Prévois comment tu vas utiliser le réactif de test que tu as identifié.
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Niveau 4
Je conçois l'intégralité du protocole en pensant aux consignes de sécurité et à ce que je dois observer ou mesurer.
Coup de pouce
Décris chaque étape de l'expérience puis précise ce que tu vas observer et les consignes de sécurité éventuelles.

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