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Physique-Chimie 2de

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33
ESPRIT CRITIQUE
Du calcaire ?

ANA : Faire le lien entre un modèle microscopique et une observation macroscopique

La réaction entre l’acide chlorhydrique et le calcaire a pour équation :

CaCO3(s)+2 HCl(aq)CaCl2(s)+CO2(g)+H2O(l)\text{Ca}\text{CO}_3 \text{(s)} + \text{2 HCl}\text{(aq)} \rightarrow \text{CaCl}_2 \text{(s)} + \text{CO}_2 \text{(g)} + \text{H}_2\text{O(l)}

1. D’après vous, pourquoi la roche n’est-elle pas entièrement transformée en produits lorsque l’on y dépose quelques gouttes d’acide chlorhydrique ?


2. Comment peut-on qualifier l’acide chlorhydrique dans cette transformation ?


3. Comment pourrait-on entièrement transformer l’échantillon de roche par cette réaction ?

L’expérience de combustion du fer de Lavoisier

Je dois avertir ici qu’à moins qu’on ne veuille faire des expériences de recherches, il vaut mieux ne brûler que des quantités médiocres de fer. [...] On enlève doucement la cloche, on détache de la capsule les globules de fer qui y sont contenus, on rassemble soigneusement ceux qui pourraient s’être éclaboussés et qui nagent sur le mercure, et on pèse le tout. Ce fer est dans l’état de ce que les anciens chimistes ont nommé éthiops martial, il a une sorte de brillant métallique, il est très cassant, très friable, et se réduit en poudre sous le marteau et sous le pilon. Lorsque l’opération a bien réussi, avec 100 grains de fer on obtient 135 à 136 grains d’éthiops. On peut donc compter sur une augmentation de poids au moins de 35 livres par quintal. Si l’on a donné à cette expérience toute l’attention qu’elle mérite, l’air se trouve diminué d’une quantité en poids exactement égale à celle dont le fer est augmenté. Si donc on a brûlé 100 grains de fer, et que l’augmentation de poids que ce métal a acquise ait été de 35 grains, la diminution du volume de l’air est assez exactement de 70 pouces cubiques, à raison d’un demi-grain par pouce cube.

Antoine-Laurent de Lavoisier, Traité élémentaire de chimie, 1789, p. 41 et 42.

HISTOIRE DES SCIENCES

Lavoisier

Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) est considéré comme le père de la chimie moderne, qui marque la fin de l’alchimie. Il est à l’origine de nombreuses découvertes en chimie comme la composition de l’air ou la conservation de la matière. Sa célèbre citation est une reformulation d’une phrase du philosophe grec Anaxagore.
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32
La combustion du glucose par les muscles

ANA : Choisir et élaborer un protocole

Lors d’un effort musculaire, le glucose et le dioxygène sont consommés par les muscles afin de libérer de l’énergie. Du dioxyde de carbone et de l’eau sont produits. L’équation de la réaction ayant lieu est :

C6H12O6(s)+6 O2(g)6 CO2(g)+6 H2O(l)\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \text{(s)} + \text{6 O}_2 \text{(g)} \rightarrow \text{6 CO}_2 \text{(g)} + \text{6 H}_2\text{O(l)}

Les signes physiques d’un effort musculaire sont une augmentation de la température du corps ainsi que de la fréquence cardiaque et respiratoire.
On dispose d’un flacon rempli d’air, de cendres et de glucose en poudre ainsi que d’une allumette. La cendre permet seulement d’entretenir la combustion du glucose, elle n’entre pas en jeu dans l’équation de la réaction. On a également la possibilité de trouver au laboratoire tout type de réactifs utiles pour faire des tests.

1. D’après les rappels ci-dessous, proposer un protocole permettant de vérifier l’équation de la réaction proposée.


2. Justifier chacun des signes physiques d’un effort musculaire.


Tests caractéristiques d’identification d’espèces chimiques
Espèce testée
Méthode utilisée
Résultat positif
CO2\text{CO}_2
Barbotage dans l’eau de chaux
Solution trouble
H2\text{H}_2
 Approche d’une allumette  Un POP est entendu
O2\text{O}_2  Approche d’une bûchette incandescente  Reprise de la combustion
H2O\text{H}_2\text{O}
 Dépôt sur sulfate de cuivre anhydre  Teinte bleue observée
C6H12O6\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6  Chauffage avec quelques gouttes de liqueur de Fehling  Obtention d’un précipité orange
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34
Lavoisier et la conservation de la masse

MATH : Pratiquer le calcul numérique

Dans cet extrait du Traité élémentaire de chimie écrit par Lavoisier en 1789, le chimiste français étudie la combustion du fer de formule Fe\text{Fe}(s). Il pèse les échantillons utilisés et obtenus et confirme ainsi sa loi.
Ce qu’il appelle « ethiops martial » est en réalité de l’oxyde de fer de formule Fe3O4\text{Fe}_3\text{O}_4(s).

1. Écrire l’équation de la réaction réalisée par Lavoisier.


2. Calculer la masse des réactifs et celle des produits.


3. Expliquer alors la phrase « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».


Données

  • 1 pouce cubique == 16,387 cm3 ;
  • 1 grain a une masse de 0,053 1 g ;
  • 1 mL == 1 cm3 ;
  • Masse volumique de l’air : ρair=\rho_{\text{air}} = 1,23 g·L-1.
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