EXPÉRIENCES de chimie FLORE DUNAC • JEAN-FRANÇOIS LE MARÉCHAL CAPES/CAPET/AGRÉG

EXPÉRIENCES de chimie FLORE DUNAC • JEAN-FRANÇOIS LE MARÉCHAL CAPES/CAPET/AGRÉGATION physique/chimie ASPECTS PÉDAGOGIQUES ET SÉQUENCES D’ENSEIGNEMENT © Dunod 2019 11, rue Paul Bert, 92240 Malakoff www.dunod.com ISBN 978-2-10-079213-9 Création graphique de la couverture : Hokus Pokus Créations Remerciements Un grand merci à Laurence Béraud-Schmitt, Clément Courtin, Cyrille Monnereau, Gérard Seurat pour leur précieuse aide à différents titres et leur contribution à notre travail. Merci à Didier Roux d’avoir accepté de préfacer cet ouvrage. Merci à Michel Coz pour ses conseils. Merci à Anne Gaxotte et Émilie Thomas pour leur présence et leur soutien. Merci à nos familles. À Aurore III © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Préface 1 Avant-propos 2 Les règles de sécurité au laboratoire de chimie 5 Notations utilisées dans l’ouvrage 10 Partie 1 Pédagogie 13 Chapitre 1  Construction d’une séquence d’enseignement 14 1. Connaissances pédagogiques sur les contenus scientifiques 14 2. Séquence d’enseignement 15 3. Méthode inductive, méthode déductive 15 4. Ce qu’attend le jury 16 5. Phases d’une séquence d’enseignement 17 6. Construction de la séquence 18 7. Cohérence 19 8. En résumé 19 Chapitre 2 Situations déclenchantes et conceptions 21 1. Qu’est-ce qu’une situation déclenchante ? 21 2. Motiver plutôt qu’enseigner 22 3. Conceptions et idées reçues 22 4. Retour sur les situations déclenchantes 24 Chapitre 3 Construire une démarche d’investigation 27 1. Problématique 28 2. Terminologie 28 3. Une base peut-elle exister en milieu acide ? 29 Table des matières IV Table des matières 4. Démarche d’investigation 31 5. Annexe – Note sur les indicateurs colorés 37 Chapitre 4 La modélisation en sciences 39 1. Les différents « mondes » du chimiste 39 2. Activité de modélisation 41 3. Enseignement et modélisation 42 4. Modèle et histoire des sciences 44 Chapitre 5 Savoir définir un concept 46 1. Qu’est-ce que définir ? 46 2. Définir en sciences 48 3. Exemples 48 4. Éléments de correction 49 Chapitre 6 Précision sur les valeurs numériques 51 1. Terminologie 52 2. Première étape : incertitude non explicitée 53 3. Deuxième étape : incertitude explicitée 57 4. Cas des constantes 62 Chapitre 7 Les cartes mentales 64 1. Généralités sur les cartes mentales 64 2. L’apport des cartes mentales 65 3. Construction et utilisation d’une carte mentale 66 4. Conclusion 71 Chapitre 8  Zone Proximale de Développement et différenciation pédagogique 73 1. La ZPD : entre confort et rupture 73 2. Pourquoi rechercher la ZPD d’un apprenant ? 74 3. La différenciation pédagogique 75 4. Conclusion 77 V © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières Partie 2 Architecture de la matière 78 Chapitre 9 De l’atome aux molécules 80 1. Aspect pédagogique 80 2. La technique des fragments 81 3. La notion de liaison covalente 82 4. Le non-respect de la règle de l’octet 84 5. Présentation de la théorie V.S.E.P.R. 86 6. Séquence pédagogique 92 7. Annexes 94 Chapitre 10 Cristaux métalliques 96 1. Aspect pédagogique 96 2. Situation déclenchante 97 3. L’interface VESTA 98 4. Empilements compacts 101 5. Séquence d’enseignement 106 Chapitre 11 Cristal ionique 107 1. Aspect pédagogique 107 2. Structure cubique faces centrées (CFC) 109 3. Autres représentations des cristaux ioniques 113 4. Séquence d’enseignement 117 5. Annexe 118 Chapitre 12  Structures cristallographiques : applications 119 1. La glace et la liaison hydrogène 119 2. Le carbone 120 3. Le sulfure de zinc 125 VI Table des matières Chapitre 13  Détermination expérimentale de longueurs de liaisons 129 1. Aspect pédagogique 129 2. Analyse du problème 130 3. Détermination de la longueur de la liaison Cu–Cu 132 4. Détermination de la distance Ca–F 136 5. Détermination de la distance Na–Cl 139 6. Séquence d’enseignement 143 7. Annexe 145 Partie 3 Solutions aqueuses 146 Chapitre 14 Solvants et solutés 148 1. L’état liquide 149 2. Solvant 154 3. Du solvant à la solution 165 4. Conclusion 180 Chapitre 15 Déterminer un pH 181 1. Généralités 181 2. Déterminations expérimentales du pH 183 3. Détermination théorique du pH 187 4. Séquence d’enseignement 193 Chapitre 16 Préparation de solutions 196 1. Aspect théorique 196 2. Représentation d’une dissolution 199 3. Réalisation expérimentale 201 Chapitre 17 Solutions tampons 206 1. Généralités 206 2. Propriétés des tampons 207 VII © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières 3. Préparation des tampons 213 4. Utilisation des tampons 216 5. Séquence pédagogique 226 Chapitre 18  Interactions soluté-solvant : une étude conductimétrique 228 1. Aspect pédagogique 228 2. Remarque préliminaire sur les conductivités molaires 231 3. Commentaires sur le graphe et sur les résultats 235 4. Remarques concluantes 235 5. Couches de solvatation 236 6. Conclusion 239 7. Séquence d’enseignement 239 Partie 4 Titrage 242 Chapitre 19  Généralités pédagogiques sur les titrages 244 1. Dosage et titrage 244 2. Réaction unique 245 3. Réaction totale 245 4. Réaction rapide 246 5. Réflexion sur les titrages 247 6. Qu’est-ce que « comprendre un titrage » ? 248 7. Forme des courbes de titrage 249 Chapitre 20 Titrages acide-base 252 1. Aspects pédagogiques 252 2. Situation déclenchante 253 3. Titrage colorimétrique 253 VIII Table des matières 4. Titrage pH-métrique 255 5. Traitement des données 259 6. Titrage conductimétrique 261 7. Titrages en milieu non aqueux 267 8. Annexe : Obtention d’une courbe simulée 268 Chapitre 21 Titrages d’oxydo-réduction 271 1. Aspects pédagogiques 271 2. Titrages colorimétriques 272 3. Titrage manganimétrique 272 4. Applications de la manganimétrie 278 5. Iodométrie 280 6. Indicateurs d’oxydo-réduction 286 7. Titrage potentiométrique 288 8. Annexes 291 Chapitre 22 Titrages par précipitation 296 1. Difficultés des élèves avec la notion de précipitation 296 2. Situation déclenchante 297 3. Généralités 297 4. Utilisation d’un indicateur coloré 298 5. Suivi électrochimique 302 6. Suivi conductimétrique 306 7. Annexes 307 Chapitre 23 Titrages par complexation 311 1. Généralités 311 2. Titrage par complexation 312 3. Autres titrages complexométriques 316 4. Annexe : Les formes de l’EDTA 320 IX © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières Partie 5 Oxydo-réduction et électrochimie 322 Chapitre 24 Les bases de l’oxydo-réduction 324 1. Généralités 324 2. Notion de couple oxydant/réducteur 325 3. Écriture des équations d’oxydo-réduction 327 4. Piles 334 5. Relation de Nernst 338 6. Sens d’une réaction d’oxydo-réduction 351 Chapitre 25 Électrodes 354 1. Généralités 354 2. Électrodes métalliques 355 3. Électrodes spécifiques 359 4. Électrodes de référence 364 Chapitre 26 Courbes intensité-potentiel 371 1. Généralités 371 2. Tracé manuel d’une courbe i/E 376 3. Tracé automatique 383 4. Tracé avec peu de matériel 389 5. Annexe : Utilisation de l’alimentation stabilisée 391 Chapitre 27  Application des courbes intensité-potentiel : piles et corrosion 392 1. Pile et courbes i/E 392 2. Corrosion des métaux 396 3. Corrosion galvanique 401 4. Séquence d’enseignement 404 X Table des matières Chapitre 28 Électrolyses 405 1. Généralités 405 2. Préparer une électrolyse 406 3. Approche énergétique de l’électrolyse 407 4. Électrolyses et applications 411 5. Électrolyses où la stœchiométrie n’est pas celle attendue 417 6. Électrolyse de CuBr2 422 7. Électrolyse et histoire de la chimie 425 8. Électrolyse industrielle 425 9. Séquence d’enseignement 431 Partie 6 Thermodynamique chimique 432 Chapitre 29 La chaîne énergétique 434 1. Aspect pédagogique 434 2. Initiation à la chaîne énergétique 435 3. L’énergie en chimie 439 4. Application de la chaîne énergétique à la chimie 440 5. Remarques pédagogiques concluantes 446 6. Séquence d’enseignement 448 Chapitre 30 Changement d’état du corps pur 450 1. Aspect pédagogique 451 2. Étude d’un vase calorimétrique 452 3. Changement d’état et palier de température 457 4. Effet thermique lors d’un changement d’état 460 5. Surfusion 464 6. Séquence d’enseignement 466 XI © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Table des matières Chapitre 31 Diagrammes binaires 468 1. Aspect pédagogique 468 2. Diagramme binaire solide-liquide 469 3. Utilisation d’un diagramme 472 4. Comparaison de diagrammes solide-liquide 477 5. Diagrammes binaires en métallurgie 482 6. Variance 486 7. Séquences d’enseignement 487 Partie 7 Questions d’oral 489 Chapitre 32 Questions d’oral aspect théorique 490 1. Champ cristallin 490 2. Exprimer la concentration 492 3. Extraction par solvant 492 4. Atomistique 495 5. Dissolution d’un solide ionique 496 6. Titrage 496 7. CCM 497 8. Les structures de Lewis 498 9. Pédagogie 505 Chapitre 33 Question d’oral aspect expérimental 507 1. Refroidir 508 2. Spectrophotométrie 508 3. Séchage 510 4. Les eaux du laboratoire 511 5. Le pH de l’eau 512 XII Table des matières 6. Test chimique 512 7. Oxydo-réduction 513 8. De quoi est composé... 515 9. Verrerie 518 10. Étiquetage 520 11. Sécurité et incendie au laboratoire 521 Index 523 1 © Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit. Préface Quel plaisir de lire ce livre de Flore Dunac et de Jean-François Le Maréchal. Pertinent, bien écrit et surtout utile : ce livre présente les bases de ce que tout enseignant doit avoir en tête dans son métier. Cet ouvrage présente à la fois des expériences et des notions indispensables à l’enseignement de la chimie, uploads/Geographie/ experiences-de-chimie-aspects-pedagogiques-et-sequences-d-x27-enseignement-capes-capet-agregation-proetudes-blogspot-com.pdf

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