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. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Les ions dans notre quotidien
Ouverturep. 137
Comment se forment les ions ?
Activité documentairep. 138
Comment détecter des ions ?
Activité expérimentalep. 139
Des composés ioniques qui soignent
Activité documentairep. 140
Une peau nette mais pas neutre...
Tâche complexep. 141
Bilan
Bilanp. 142-143
Exercices
Exercicesp. 144-149
La Physique-Chimie autrement
Travailler autrementp. 150
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
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Chapitre 2

Exercices

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Je me teste

Je sais

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1
Un cation a :




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2
Un cation est :





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Un anion a :




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4
Un anion est :




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5
Une solution est acide :




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6
Complète la grille de mots-croisés.

Vertical :
1. Ion positif.
2. Ion négatif.
3. Suspension solide issue d'un test pour identifier les ions.
4. Solution dont le pH est inférieur à 7.
Horizontal :
5. Sert à indiquer l'acidité d'une solution.
6. Lorsqu'un atome gagne un électron, il devient un ion…
7. Atome ou groupe d'atomes ayant gagné ou perdu des électrons.
8. Lorsqu'un atome perd un électron, il devient un ion…

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Je sais faire

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7
Lors du test de précipitation des ions par la soude, il y a des ions cuivre si :




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8
Lorsque le test au nitrate d'argent donne un précipité blanc, cela prouve la présence :





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9
Lors du test de précipitation des ions par la soude, il y a des ions zinc si :




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10
Il y a une proportion élevée d'ions hydrogène si :




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Exercice corrigé

Compétence : Interpréter des résultats.
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11
Composition d'un solide inconnu.

Un corps pur ionique inconnu a été dissout dans de l'eau distillée. On teste ensuite la solution obtenue. Lors de l'ajout de soude, il se forme un précipité blanc. Lors de l'ajout de nitrate d'argent, il se forme un précipité blanc.

1. Quel cation est présent dans la solution ? Combien a-t-il gagné ou perdu d'électrons ?
2. Quel anion est présent dans la solution ? Combien a-t-il gagné ou perdu d'électrons ?
3. Quelle est la formule de la solution ionique ?
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Étapes de la méthode
  • La couleur du précipité obtenu lors du test à la soude permet d'identifier l'ion métallique présent :
    • précipité bleu : ion cuivre Cu2+ ;
    • précipité vert : ion ferreux Fe2+ ;
    • précipité blanc : ion zinc Zn2+ ;
    • précipité rouille : ion ferrique Fe3+.
  • La formule de l'ion indique, selon le signe en exposant, le nombre d'électrons gagnés ou perdus pour obtenir cet ion.
  • Dans la formule d'une solution ionique, il faut autant de charges positives que de charges négatives : la somme des produits des coefficients des ions, multipliés par leurs charges, doit donner zéro.
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Corrigé
1. La solution contient des ions zinc Zn2+, ils sont responsables du précipité blanc lors de l'ajout de soude. Ils proviennent de la perte de deux électrons de l'atome de zinc.
2. La solution contient des ions chlorure Cl−, ils sont responsables du précipité blanc lors de l'ajout de nitrate d'argent. Ils proviennent du gain d'un électron de l'atome de chlore.
3. La solution ionique a pour composition : (Zn2+ + 2 Cl−).
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Exercice similaire

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12
On teste la solution d'un corps pur ionique de composition inconnue.

Lors de l'ajout de soude, il se forme un précipité bleu.
Lors de l'ajout de nitrate d'argent, il se forme un précipité blanc.

1. Quel cation est présent dans la solution ? Combien a-t-il gagné ou perdu d'électrons ?
2. Quel anion est présent dans la solution ? Combien a-t-il gagné ou perdu d'électrons ?
3. Quelle est la formule de la solution ionique ?

Test d'une solution d'un corps pur ionique de composition inconnue.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Andrew Lambert Photography/SPL/Cosmos
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Je m'entraine

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13
La formule des ions.

1. Donne la formule des ions suivants :
  • ion zinc II : 
  • ion chlorure : 
  • ion fer III : 
  • ion cuivre II : 
  • ion hydrogène : 
  • ion hydroxyde : 
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14
La formation des ions.

Soient les ions suivants :
  • ion cuivre Cu2+
  • ion fer III Fe3+

  • ion fluorure F−
  • ion sulfure S2−
1. Combien d'électrons ces ions ont-ils gagné ou perdu ?
2. Écris pour chacun d'eux s'il s'agit d'un cation ou d'un anion.
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15
Les ions hydrogène et le pH.

On mesure le pH de différentes solutions à l'aide d'un pH-mètre.
Le pH du vinaigre est de 2,4, celui de l'eau minérale de 7,0 et enfin celle de l'eau savonneuse de 9,0.

1. Quelle est la solution la plus acide ?
2. Quelle solution possède le plus d'ions hydrogène ?
3. Quelle est la solution la plus basique ?
4. Quelle est la solution qui possède le plus d'ions hydroxyde ?
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16
Tests de précipitation.

Compétence
Interpréter des résultats.

On a versé quelques gouttes de soude dans trois tubes à essai contenant trois solutions inconnues.

1. Donne la définition d'un précipité.
2. Pour chaque tube, quel est l'ion mis en évidence ?

Doc. 1 : Test de précipitation.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

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17
Différentes solutions à classer.

Compétence
Interpréter des résultats.

Voici des produits de la vie courante. On a testé leur pH à l'aide d'un papier pH. Les couleurs obtenues ont été reportées dans le document ci-dessous :
Doc. 2 : Papier pH.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

1. Indique pour chacune des solutions si elle est acide, basique ou neutre.
2. En t'aidant des couleurs du papier pH, classe ces substances de la plus acide à la plus basique.

Doc. 3 : Produits d'entretien.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Yuriy Golub/Shutterstock
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18
Le chlore dans la piscine.

Compétence
Concevoir une expérience pour tester une hypothèse.

Le procédé MagnaPoolTM utilise des sels de chlore pour le traitement de l'eau des piscines. Sous quelle forme se trouve ce chlore ?

1. Comment testerais-tu la présence de chlore dans l'eau de la piscine ?
2. Lors de ce test, il se forme un précipité blanc. Que peux-tu déduire de cette observation ?
3. Sous quelle forme se trouve le chlore dans la piscine ?
4. Cette forme est-elle la conséquence d'une perte ou d'un gain d'électrons ?
5. Obtient-on alors des cations ou des anions ?
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19
Acide ou basique ?

1. Trouve les mots correspondant aux lettres.

Doc. 4 : Acide ou basique ?
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20
La solution ionique.

Le sulfate de potassium est utilisé en jardinage sous forme de granulés mais aussi en solution. La solution contient des ions potassium K+ et des ions sulfates SO42−. Le potassium permet de faciliter la photosynthèse des plantes.

1. Quel est l'ion monoatomique ?
2. Est-ce un cation ou un anion ?
3. Donne la composition atomique de l'autre ion.
4. Est-ce un cation ou un anion ?
5. Donne la formule de la solution de sulfate de potassium.
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21
Variations de pH.

On s'intéresse au pH d'une vinaigrette à laquelle on ajoute une cuillère de vinaigre de citron, qui contient dix fois plus d'ions hydrogène que du vinaigre ordinaire.

1. Lorsqu'on ajoute le vinaigre de citron, la proportion d'ions hydrogène dans la vinaigrette augmente-t-elle ou diminue-t-elle 
2. Le pH augmente-t-il ou diminue-t-il ?
3. On rajoute un verre d'eau. La proportion d'ions hydrogène présents va-t-elle augmenter ou diminuer ?
4. Le pH augmente-t-il ou diminue-t-il ?
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Une notion, trois exercices
Différenciation

Compétence : Interpréter des résultats.
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22-A
Identification des ions. Un cristal bleu inconnu.

Pour cet exercice, tu peux te servir du tableau des résultats des tests d'ions de l'activité 2
page 63
.

On dispose d'un cristal de composition inconnue. Pour l'identifier, on le dissout dans l'eau afin de déterminer sa composition en effectuant des tests. Un précipité blanc qui noircit à la lumière apparait à l'ajout de nitrate d'argent. Un précipité bleu apparait à l'ajout de soude.

1. Quel ion est mis en évidence par le test au nitrate d'argent ?
2. Quel ion est mis en évidence par le test à la soude ?
3. Indique d'où proviennent les ions détectés dans la solution.
4. Donne la composition du cristal d'après tes réponses précédentes.

Doc. 1 : Cristal.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Brian Maudsley/Shutterstock
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22-B
Identification des ions. Des tests de présence d'ion.

Pour cet exercice, tu peux te servir du tableau des résultats des tests d'ions de l'activité 2
page 63
.

On dispose d'une solution contenant des ions Fe2+ et des ions Cl−. On réalise un test au nitrate d'argent et un test à la soude sur cette solution.

1. Prévois le résultat du test au nitrate d'argent.
2. Prévois le résultat du test à la soude.
3. Sachant qu'un test au papier pH donne une valeur d'environ 3, indique si cette solution est basique ou acide, et déduis-en l'ion mis en évidence.
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22-C
Identification des ions. L'acide chlorhydrique.

Pour cet exercice, tu peux te servir du tableau des résultats des tests d'ions de l'activité 2
page 63
.

L'acide chlorhydrique est le principal constituant des acides présents dans l'estomac. Il participe à la digestion. On se propose de déterminer sa composition en effectuant des tests. Un premier test permet d'obtenir un précipité blanc qui noircit à la lumière. De plus, le papier pH indique une valeur de 1,5.

1. Donne la formule de l'acide chlorhydrique en expliquant les résultats obtenus d'après les tests.
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J'approfondis

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23
Le sulfate de cuivre anhydre.

Le sulfate de cuivre anhydre est utilisé pour détecter l'eau. En solution, il forme des ions sulfate SO42− et des ions cuivre Cu2+.

1. De quelle couleur est le sulfate de cuivre anhydre ?
2. Quelle couleur prend-il dans l'eau ?
3. Quel est l'ion responsable de cette couleur ?
4. Quel test permet de mieux mettre en évidence cet ion ?
5. De quoi est constitué l'ion sulfate ?
6. Donne la formule de la solution de sulfate de cuivre.
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24
Chez le dentiste.

Compétence
Interpréter des résultats.

Le chlorure de zinc est utilisé pour les soudures des prothèses dentaires. Après dissolution dans l'eau, il a été testé à la soude (expérience a) et au nitrate d'argent (expérience b).

1. Sur la photo de l'expérience a, qu'observes-tu ? Quel ion a été détecté ?
2. S'agit-il d'un cation ou d'un anion ?
3. Sur la photo de l'expérience b, qu'observes-tu ? Quel ion a été détecté ?
4. S'agit-il d'un cation ou d'un anion ?
5. Donne la formule d'une solution de chlorure de zinc.
Chlorure de zinc.
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25
Les solutions inconnues.

Deux flacons ont perdu leur étiquette. L'un contient de l'acide sulfurique dilué et l'autre de la soude diluée.

1. Que peux-tu faire pour distinguer les deux solutions ?
2. Propose un protocole et schématise l'expérience.
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26
Quelques ions monoatomiques.

Compétence
Produire et transformer des tableaux ou des documents graphiques.

1. Complète le tableau suivant.
IonIon cuivreIon ferriqueIon chlorureIon bromure
Symbole
Fe3+
Br-
Nombre de protons29
17
Nombre d'électrons
36
Charge électrique globale
Positif