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Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI DETERMINATION D’UNE QUANTITE

Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI DETERMINATION D’UNE QUANTITE DE MATIERE EVALUATION DES CAPACITES EXPERIMENTALES Séance de TP de chimie en seconde réalisée dans le cadre d’un groupe de travail intitulé « diversification des modes d’évaluation ». Ce document a été écrit par Alain PAOLILLO – Lycée Condorcet – Schoeneck. Ce sujet restant perfectible, toute suggestion ou proposition de modification sera la bienvenue. Contact : alain.paolillo@ac-nancy-metz.fr TP Chimie n ° 6 – Détermination de quantités de matière Page 1 Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI DETERMINATION D’UNE QUANTITE DE MATIERE EVALUATION DES CAPACITES EXPERIMENTALES : Type d’activité Séance de travaux pratiques de chimie en seconde GT Objectifs pédagogiques de la séance de TP Lors de cette séance de TP, il s’agit d’aider les élèves à conforter leur compréhension de l’unité de quantité de matière. Les calculs des masses molaires moléculaires seront effectués en réinvestissant les notions vues au préalable en cours (définition de la mole, relation entre n, m et M, recherche des masses molaires atomiques dans le tableau périodique, nombre d’Avogadro). La partie pratique permet aux élèves d’intégrer la nécessité d’utiliser la mole en chimie en établissant le lien avec des grandeurs mesurées expérimentalement à l’échelle d’un laboratoire (pesée d’une masse d’un échantillon solide ou liquide et prélèvement d’un volume d’un liquide). La notion de masse volumique est également renforcée. Démarche Les élèves sont amenés à : 1. calculer des masses molaires moléculaires. 2. peser des échantillons de plusieurs solides afin de déterminer la quantité de matière qu’ils renferment. 3. expliciter la notion de tare en pesant une éprouvette vide dans un premier temps, puis avec son contenu et en faisant une différence. 4. peser un volume donné d’un liquide afin d’en déterminer la quantité de matière. 5. préparer une quantité de matière donnée d’une espèce chimique en utilisant une balance. 6. préparer une quantité de matière d’une espèce chimique liquide en utilisant une burette graduée et en se servant de la masse volumique. 7. comparer la précision d’une burette graduée à celle d’une éprouvette graduée. Compétences évaluées (théoriques et expérimentales) Les compétences suivantes peuvent être évaluées : 1. calcul d’une masse molaire moléculaire à partir des masses molaires atomiques trouvées dans le tableau périodique. 2. prélèvement d’un liquide avec une éprouvette graduée, lecture correcte du niveau et pesée de ce système. 3. pesée de la masse d’un échantillon solide en utilisant correctement spatule, coupelle de pesée, balance. 4. calcul d’un volume de liquide à prélever en connaissant le nombre de moles et en utilisant la masse volumique. 5. utilisation d’une burette graduée : ouverture du robinet et lecture correcte du volume versé. Préparation de la séance  Matériel de pesée sur le bureau du professeur : échantillons, balances (2 balances pour tout le groupe) ainsi que deux burettes graduées contenant de l’éthanol.  Sur chaque paillasse : spatules, coupelles de pesée, éprouvettes TP Chimie n ° 6 – Détermination de quantités de matière Page 2 Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI graduées (10 et 100 mL), pissette d’eau distillée, burette graduée.  Une feuille d’évaluation pour deux élèves. Conditions de mise en œuvre et déroulement de la séance La partie essentielle du TP (pesées) se déroule au bureau devant le professeur tandis que les élèves restent assis à leur place pour les calculs. Un classeur contenant le tableau périodique des éléments est mis à disposition sur chaque paillasse. Pendant que le groupe calcule les masses molaires moléculaires et remplit le tableau du paragraphe 2, les élèves viennent à tour de rôle par binôme avec leur coupelle de pesée et leur spatule au bureau et apprennent à peser des échantillons solides en tarant la balance (une balance par élève donc 2 balances sur le bureau). Important : les élèves ne sont pas évalués à ce niveau puisqu’ils sont en phase d’apprentissage. Les élèves repassent à tour de rôle deux par deux au bureau pour peser l’éprouvette vide, retournent à leur place pour prélever les 40 mL d’eau distillée et reviennent au bureau pour peser le tout. Les élèves sont évalués sur la pesée et le prélèvement correct du volume demandé (le professeur gère la circulation des élèves dans la salle de TP. Les élèves ayant fini leur pesée ont un calcul de quantité de matière à effectuer ainsi qu’un calcul de masse pour le prélèvement suivant). Les élèves reviennent au bureau toujours par binôme pour prélever l’échantillon demandé de chlorure de sodium : ils sont cette fois évalués sur le tarage, la pesée correcte, la lecture de la masse. Le professeur rappelle comment utiliser la burette graduée (elle a normalement déjà été utilisée avant cette séance). Les élèves peuvent s’entraîner sur leur paillasse en remplissant leur burette avec de l’eau distillée (cela évite de gaspiller trop d’éthanol). Puis, ils viennent par binôme au bureau où se trouvent deux burettes remplies d’éthanol pour prélever un volume précis et être évalués lors de ce prélèvement. Notation Les manipulations sont notées sur 10 (l’organisation de la paillasse n’étant pas évaluée ici). La partie écrite sera donc notée sur 10. Cela sous-entend que les rapports de TP seront ramassés en fin de séance pour être corrigés. Le barème proposé (modifiable) peut être le suivant : Tableau du paragraphe 2. (masses molaires) : 2 pts. Relation entre n, m et M : 1 pt. Tableau du paragraphe 3.1. (quantité de matière) : 2 pts. Paragraphe 3.2. Question 1 : 1 pt. Paragraphe 3.2. Question 2 : 1 pt. Paragraphe 4. Question 1 : 1 pt. Paragraphe 4. Question 2 : 1 pt. Paragraphe 4. Question 3 : 1 pt.  Si l’élève ne parvient pas à faire les calculs demandés, le professeur lui indique lorsqu’il passe au bureau quelles sont les TP Chimie n ° 6 – Détermination de quantités de matière Page 3 Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI quantités de matière à peser ou à prélever. Les points correspondants sur le rapport de TP ne lui seront donc pas attribués. Deuxième option : La note de pratique sur 10 est conservée pour être ajoutée à l’évaluation expérimentale d’un prochain TP notée également sur 10 points. Remarques générales En ce qui concerne l’utilisation de la burette, une deuxième option est envisageable : les élèves d’un binôme prélèvent à tour de rôle la quantité demandée d’éthanol sur leur paillasse, ce qui réduit la circulation des élèves en fin de séance. C’est donc le professeur qui se déplace cette fois pour l’évaluation. Lors du prélèvement d’éthanol à la burette, le professeur doit veiller à ce que les élèves se servent des graduations de celle-ci et non des graduations de l’éprouvette graduée de 10 mL. Il est possible de modifier la partie du sujet concernant l’échantillon liquide de telle sorte de faire calculer aux élèves une masse volumique en leur demandant de déterminer la masse d’un volume donné d’éthanol tout en conservant un calcul de quantité de matière. L’organisation de la séance est très satisfaisante si le professeur gère la circulation des élèves au fur et à mesure de leur passage. L’évaluation des manipulations s’en trouve ainsi aisée puisqu’elle se déroule pratiquement entièrement au bureau. Les différents calculs à effectuer occupent normalement les élèves qui ne sont pas en train d’être évalués au bureau. Il peut arriver qu’il y ait des « temps morts », notamment lors du prélèvement d’eau distillée avec l’éprouvette graduée, mais le professeur peut très bien demander aux élèves de patienter tout en regardant faire leurs camarades qui défilent. La séance ainsi menée paraît agréable aux élèves qui ne s’ennuient pas un seul instant puisque leurs passages respectifs au bureau dynamisent quelque peu l’ensemble. L’évaluation de leurs pratiques expérimentales semble les motiver. La partie expérimentale de cette évaluation a été testée en mars 2009 sur un groupe de seconde de 14 élèves (voir tableau de notes à la fin du document). Les notes sont très bonnes et la moyenne obtenue élevée (9,4 sur 10). L’évaluation laisse apparaître nettement une difficulté à lire correctement le volume d’éthanol prélevé à la burette graduée. TP Chimie n ° 6 – Détermination de quantités de matière Page 4 Lycée Condorcet - Schoeneck  Chimie  Seconde ISI QUANTITE DE MATIERE 1. Objectif du TP. Il s’agit de déterminer la quantité de matière (exprimée en nombre de moles) contenue dans un échantillon et de préparer un échantillon renfermant une quantité de matière fixée. 2. Connaissances préalables.  Quantité de matière : La mole est l’unité de quantité de matière. Une mole d’atomes, de molécules, d’ions, d’électrons ... renferme NA = 6,02.10+23 atomes, molécules, ions. Ce nombre NA est le nombre d’Avogadro.  Masses molaires :  A l’aide d’un tableau périodique, calculer la masse molaire (atomique ou moléculaire) des espèces chimiques figurant dans le tableau ci-dessous : Espèce chimique Chlorure de sodium (sel) Carbonate de calcium (craie) Saccharose (sucre) Fer Cuivre Zinc Eau Formule chimique Masse molaire (g.mol-1) Masse volumique (kg.L-1) 1,00  Quelle est la relation qui lie la quantité de matière n (en uploads/s1/ determination-d-une-quantite-de-matiere-evaluation-experimentale-2ndeisi.pdf