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 ?
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. 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
Chapitre 4

Exercices

11 professeurs ont participé à cette page
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Je me teste

Je sais

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1
La matière est constituée :




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2
Les molécules :




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3
Lors d'une transformation chimique :




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4
Les atomes sont modélisés par :




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5
Complète la grille de mots-croisés. Pour écrire sur ce schéma, veuillez cliquer sur l'image et utiliser notre outil de dessin.

Vertical :
1. Elle est un assemblage d'atomes.
2. Elle sert à décrire la transformation chimique.

Horizontal :
3. Constituant microscopique et indivisible de la
matière.
4. Elle fait apparaitre la composition d'une molécule.

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Je sais faire

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6
La molécule de méthane \text{CH}_4 est composée :




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7
La molécule de butane \mathrm{C_4H_{10}} est composée :




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8
L'équation équilibrée de la combustion du méthane est :



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9
L'équation équilibrée de la combustion du propane est :



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Exercice corrigé

Compétence : Produire et transformer des tableaux ou des documents graphiques
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10
Combustion du propane.

La combustion compléte du propane \text{C}_3\text{H}_8 produit du dioxyde de carbone et de l'eau.

Placeholder pour Propane.Propane.
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1. Donne le nom des atomes qui composent la molécule de propane et précise leur nombre.

2. Écris en toutes lettres le bilan de la réaction.

3. En remplaçant les noms des réactifs et des produits par leur formule chimique, écris l'équation non équilibrée de la combustion du propane.

4. Ajuste les coefficients de l'équation de réaction afin d'équilibrer celle-ci.
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Étapes de la méthode
1. Pour interpréter une formule chimique :
  • Chaque lettre majuscule désigne un type d'atome.
  • Le nombre d'atomes est en indice.
Le nombre d'atomes est en indice
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2. Écrire le bilan en toutes lettres :
Réactifs \rightarrow Produits
Réactif 1 + réactif 2 \rightarrow produit 1 + produit 2
3. Remplacer les noms par les formules chimiques.
4. Ajuster les coefficients en examinant la conservation des atomes, un type d'atome après l'autre.
  • Commencer par ajuster le nombre de molécules de dioxyde de carbone dans les produits : il y en a autant que d'atomes de carbone présents dans la molécule du combustible.
  • Ajuster ensuite le nombre de molécules d'eau dans les produits : il y en a deux fois moins que d'atomes d'hydrogène dans les réactifs.
  • Ajuster enfin le nombre de molécules de dioxygène dans les réactifs : il y a en a deux fois moins que d'atomes d'oxygène dans les produits, une fois pris en compte les coefficients déjà écrits.
5. Si le nombre de molécules de dioxygène obtenu n'est pas un nombre entier, il faut reprendre la méthode en partant de deux molécules de combustible.
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Corrigé
1. La molécule de propane est composée de 3 atomes de carbone et de 8 atomes d'hydrogène.
2. La réaction de combustion du propane est donnée par le bilan suivant :
Propane + dioxygène \rightarrow dioxyde de carbone + eau
3. En remplaçant les noms des réactifs et des produits par leurs formules, on obtient : C3H8 + O2 \rightarrow CO2 + H2O
4. En ajustant l'équation de réaction, on obtient : C3H8 + 5 O2 \rightarrow 3 CO2 + 4 H2O
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11
Combustion du pentane.

La combustion du pentane C5H12 dégage du dioxyde de carbone et de l'eau.

Placeholder pour Pentane.Pentane.
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1. Donne le nom et le nombre d'atomes qui composent la molécule de pentane.

2. Rédige en toutes lettres le bilan de la réaction.

3. En remplaçant les noms des réactifs et des produits par leur formule, rédige l'équation non équilibrée de la combustion du pentane.

4. Ajuste les coefficients de l'équation de réaction de combustion du pentane.
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Je m'entraine

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12
Oxygène et dioxygène.

On dit couramment qu'on respire de l'oxygène. Cependant, les scientifiques parlent de dioxygène.

1. Oxygène et dioxygène désignent-ils la même chose ?

2. Lequel est un atome ?

3. Lequel est une molécule ?

4. Dessine le modèle de l'oxygène.

5. Dessine le modèle du dioxygène.
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13
Combustion du carbone.

La combustion du carbone produit du dioxyde de carbone.

1. Écris le bilan de la réaction.

2. Remplace le nom des réactifs et des produits par leur modèle. Que constates-tu au niveau du nombre d'atomes ?

3. Écris l'équation de réaction.
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14
Ajuster une équation de réaction à partir des dessins des molécules.

Soit la réaction dessinée ci-dessous.
Placeholder pour Équation de réaction à ajuster.Équation de réaction à ajuster.
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1. Comment s'appellent les espèces chimiques à gauche de la flèche ?

2. Comment s'appellent les espèces chimiques à droite de la flèche ?

3. Donne le bilan de la réaction en toutes lettres.

4. Remplace les noms des molécules par leur formule chimique.

5. Cette équation de réaction est-elle équilibrée ?

6. Recopie la réaction dessinée ci-dessus et ajoute les molécules manquantes afin d'ajuster cette réaction.

7. Donne l'équation de réaction équilibrée.
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15
Équations de réaction.

1. Ajuste les équations des réactions suivantes :

a. CH4 +
O2
CO2 +
H2O

b. C7H16 +
O2
CO2 +
H2O

c. C6H12O6 +
O2
CO2 +
H2O

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16
La glycine.

La glycine est un acide aminé entrant dans la composition de l'ADN. Elle joue un rôle important dans le corps humain.

Placeholder pour Glycine.Glycine.
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1. Donne la composition de la glycine en précisant le nombre de chaque type d'atome.

2. Quelle est la formule chimique de la glycine ?
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17
L'air.

L'air est composé d'environ 80 % de diazote et 20 % de dioxygène.

Placeholder pour L'air.L'air.
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1. Quelle est la formule du diazote ?

2. Quelle est la composition de la molécule de diazote ?

3. Dessine le modèle de la molécule de diazote.

4. Quelle est la formule du dioxygène ?

5. Quelle est la composition de la molécule de dioxygène ?

6. Dessine le modèle de la molécule de dioxygène.

7. Combien de molécules de diazote faudrait-il dessiner dans la bouteille ci-dessus pour modéliser l'air ?
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18
À chaque modèle sa formule.

1. À partir de ces dessins de modèles, donne la formule des molécules suivantes.

Placeholder pour Modèle et formule.Modèle et formule.
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19
Composition des molécules.

Compétence
Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations
Donne la composition des molécules suivantes :

1. l'éthylène C2H4

2. le monoxyde d'azote NO

3. l'ozone O3

4. l'eau oxygénée H2O2
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20
Atomes et molécules.

Soit les formules chimiques et symboles suivants : CO2 - Fe - H2O - H - CuSO4 - He.

1. Lesquel(le)s désignent des atomes ?

2. Lesquel(le)s désignent des molécules ?

3. Comment as-tu fait pour les différencier ?
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Une notion, trois exercices
Différenciation

Compétence : Modéliser des phénomènes pour les expliquer
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21-A
Équation de réaction d'une combustion. La corrosion du fer.

Au contact du dioxygène O2 et en présence d'eau H2O, le fer Fe se corrode en rouille Fe2O3. L'eau est indispensable pour ce processus, mais lors de cette transformation la quantité totale d'eau reste la même. On propose une équation pour modéliser cette réaction : 4 Fe + 4 O2 \rightarrow 2 Fe2O6

Placeholder pour Clous.Clous.
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1. Explique pourquoi l'eau n'est ni un réactif, ni un produit dans cette transformation.

2. Compte le nombre d'atomes de fer dans les réactifs de l'équation.

3. Compte le nombre d'atomes de fer dans les produits de l'équation puis fais de même pour les atomes d'oxygène.

4. Indique, à l'aide des réponses précédentes, si l'équation de réaction est équilibrée. Si ce n'est pas le cas, propose une correction de l'équation.
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21-B
Équation de réaction d'une combustion. La combustion du gaz naturel.

Le méthane est le composé principal du gaz naturel délivré dans les habitations. La réaction de combustion du méthane CH4 avec le dioxygène O2 produit du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O. On propose une équation de réaction pour modéliser cette transformation chimique : CH4 + O2 \rightarrow CO2 + 2 H2O

1. Compte le nombre d'atomes de carbone, d'oxygène et d'hydrogène de chaque côté de l'équation de réaction.

2. D'après ta réponse à la question précédente, l'équation est-elle équilibrée ? Si ce n'est pas le cas, propose une correction.
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21-C
Équation de réaction d'une combustion. L'alcool à bruler.

L'alcool à bruler est constitué d'éthanol dont la formule est C2H6O. La combustion de l'éthanol dans l'air consomme de l'éthanol et du dioxygène O2 et forme du dioxyde de carbone CO2 et de l'eau H2O.

Placeholder pour Alcool à bruler.Alcool à bruler.
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1. Écris et équilibre l'équation de réaction de la combustion de l'éthanol.
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J'approfondis

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22
L'aspirine.

L'aspirine contient de l'acide acétylsalicylique dont le dessin figure ci-contre. Cette substance peut être obtenue à partir d'une espèce chimique présente dans l'écorce du saule. Ses infusions servaient autrefois à calmer les douleurs. Désormais, l'acide acétylsalicylique est fabriqué en laboratoire.

Placeholder pour L'aspirine.L'aspirine.
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1. Comment se nomme la molécule qui permet à l'aspirine de calmer les douleurs ?

2. Est-elle d'origine naturelle ou 100 % artificielle, c'est-à-dire qui n'existe pas dans la nature ?

3. En observant la molécule, donne sa composition.

4. Donne la formule chimique de l'acide acétylsalicylique.
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23
La vitamine C.

L'acide ascorbique ou vitamine C est présent dans les fruits ainsi que dans quelques légumes. Il a pour formule C6H8O6. Dans les jus, il se dégrade malheureusement lors de la pasteurisation (chauffage rapide et élevé) de la boisson pour former du dioxyde de carbone CO2, de l'eau H2O et du furfural C5H4O2.

1. Donne la composition atomique de l'acide ascorbique.

2. Écris le bilan de la réaction de dégradation de l'acide ascorbique.

3. Écris l'équation de réaction équilibrée en ajustant le cœfficient de la molécule d'eau.
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24
Combustion du sucre.

À l'intérieur des muscles, le glucose ci-contre réagit avec le dioxygène fourni par les globules rouges. La réaction qui a lieu libère de l'énergie. Il se forme alors du dioxyde de carbone et de l'eau.
Placeholder pour Sucre.Sucre.
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1. Donne la composition de la molécule de glucose.

2. Quelle est sa formule ?

3. Écris le bilan de la réaction.

4. Écris l'équation de réaction.

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25
La synthèse du sucre.

Le sucre le plus utilisé en cuisine est le saccharose. Il est fabriqué à partir de fructose et de glucose, deux molécules différentes ayant la même formule chimique : C6H12O6. Il se forme alors du saccharose C12H22O11 et de l'eau H2O.

1. Écris le bilan de la réaction.

2. Quel est le nombre d'atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène du côté des produits sachant qu'il ne se forme qu'une molécule de saccharose et une molécule d'eau ?

3. Sachant que le nombre d'atomes se conserve lors de la transformation chimique, retrouve la formule du fructose.

4. Écris l'équation de la transformation.
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26
Les additifs alimentaires.

Compétence
Comprendre et interpréter des tableaux ou des documents graphiques
E162 : La bétanine C24H27N2O13 est un colorant alimentaire de couleur rouge. Il est extrait de la betterave.
E200 : L'acide sorbique C6H8O2 est un conservateur présent dans les denrées alimentaires à base de fruits et de légumes, mais aussi de mayonnaise. Il était auparavant extrait des baies du sorbier.
E330 : L'acide citrique C6H8O7 est un acidifiant présent dans les aliments en étant que correcteur d'acidité. Il est naturellement présent dans les légumes et les fruits, surtout les agrumes.

1. Donne la composition de chacune de ces molécules.
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27
Réaction entre l'acide chlorhydrique et la craie.

La craie est une roche calcaire composée de carbonate de calcium CaCO3. Lorsqu'on verse de l'acide chlorhydrique HCl dessus, il se forme de l'eau, un gaz et un sel appelé chlorure de calcium CaCl2. Le gaz formé trouble l'eau de chaux.

1. Quel gaz a pu troubler l'eau de chaux ?

2. Quels sont les réactifs de cette réaction ? Quels sont les produits ?

3. Écris le bilan de la réaction.

4. Écris l'équation de réaction.
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28
Feu d'artifice.

Lors des feux d'artifice, on brule la poudre d'aluminium afin d'obtenir des étincelles blanches très brillantes. Il se forme alors de l'oxyde d'aluminium de formule Al2O3.

1. Quels sont les réactifs ?

2. Quel est le produit ?

3. Écris le bilan de la réaction.

4. Écris l'équation de réaction.
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29
Le magnésium.

Le magnésium est très utilisé pour les feux d'artifice et on le retrouve dans la composition de la poudre qui servait autrefois à faire les flash pour les photographies. Lors de cette réaction, le magnésium Mg brule dans le dioxygène pour former de l'oxyde de magnésium MgO.

Placeholder pour Magnésium.Magnésium.
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1. Quels sont les réactifs ?

2. Quel est le produit ?

3. Écris le bilan de la réaction.

4. Écris l'équation de réaction.
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30
Modéliser une transformation chimique.

Voici le schéma avant une réaction de combustion.
Placeholder pour Transformation chimique.Transformation chimique.
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1. Quel est le combustible ?

2. Écris l'équation de la réaction.

3. Réalise le schéma de la situation après la réaction de combustion.
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31
Le fer brule aussi !

Lors d'un incendie, source importante de chaleur, un clou en fer (symbole Fe) peut également réaliser une vive combustion avec le dioxygène contenu dans l'air. Il se forme alors de l'oxyde de fer (Fe2O3).

1. Indique quels sont le(s) réactif(s) et le(s) produit(s) de la réaction.

2. Donne la formule chimique et la composition atomique de chacun d'eux.

3. Quelle espèce chimique joue le rôle de combustible ?

4. Écris l'équation bilan de la transformation chimique qui s'est réalisée.

5. La combustion d'un clou de 12 g nécessite environ 3,6 L de dioxygène. Détermine la masse de dioxygène nécessaire à cette transformation, sachant que 1 L de dioxygène pèse environ 1,4 g.

6. Peux-tu prévoir la masse de l'oxyde de fer obtenu ? Si oui, explique comment et calcule la masse finale de cet oxyde.

7. Parfois, l'oxyde de fer obtenu a pour formule FeO. Écris la nouvelle équation bilan.

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32
La photosynthèse.

Compétence
Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations
Comme tous les êtres vivants, les végétaux réalisent des réactions chimiques complexes pour se développer ; la plus célèbre est la photosynthèse. Les plantes utilisent l'énergie lumineuse du Soleil pour transformer le dioxyde de carbone contenu dans l'air et l'eau puisée dans le sol. Elles synthétisent ainsi du glucose (C6H12O6) et du dioxygène durant la journée.

1. Indique quels sont les réactifs et les produits de la réaction.