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Nom de l’élève : _________________________________ CHIMIE CHI-5061 Propriétés d

Nom de l’élève : _________________________________ CHIMIE CHI-5061 Propriétés des gaz et énergie chimique Laboratoires DOCUMENT PRÉPARÉ PAR ANTHONY WONG SEEN, enseignant à la FGA DE LA CSMV, Inspiré d’un document rédigé par Justin Béchard et Isabelle Girard (CSDGS), des laboratoires de OPTION SCIENCE chimie (ERPI) et de la SOFAD Avril 2018 – Version 3 CHI-5061 Laboratoire 1 : Gaz-Liquide-Solide Version Février 2018 Page 2 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Laboratoire 1 : Gaz-Liquide-Solide Table des matières Feuille de route : CHI 5061 Propriétés des gaz et énergie chimique...............................................4 Laboratoire 1 : Gaz-Liquide-Solide..................................................................................................7 Laboratoire 2 : Un ballon explosif (loi de Charles)........................................................................16 Laboratoire 3 : Loi de Boyle-Mariotte...........................................................................................26 Laboratoire 4 : Masse volumique et concentration molaire du vinaigre......................................37 Laboratoire 5 : La température finale d’un mélange....................................................................52 Laboratoire 6 : Les antiacides (dissolution du NaOH et Loi de Hess)............................................65 ANNEXES CHIMIE...............................................................................................................78 LISTE DU MATÉRIEL DISPONIBLE POUR LES LABORATOIRES DE CHIMIE...................................79 COMMENT EFFECTUER UNE DISSOLUTION..............................................................................80 COMMENT EFFECTUER UNE DILUTION.....................................................................................81 COMMENT LIRE UN VOLUME...................................................................................................82 INCERTITUDES SUR LES MESURES.............................................................................................82 COMMENT RÉDIGER UN RAPPORT DE LABORATOIRE..............................................................84 Version Février 2018 Page 3 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route Feuille de route : CHI 5061 Propriétés des gaz et énergie chimique Évaluation du cours : Examen théorique: 60% (20 pts connaissances explicites / 40 pts compétences) Examen pratique: 40% Chapitre Concepts - Théorie Exercices/SA Laboratoire Échéancier Partie I : Les gaz 1 Les propriétés physiques des gaz 1.1 Phases de la matière 1.2 Théorie cinétique des gaz 1.3 La pression Synthèse du chapitre 1 Labo no. 1 Gaz, liquide et solide 2 Le comportement des gaz 2.1 Les lois simples des gaz 2.2 La loi générale des gaz 2.3 La loi des gaz parfaits 2.4 La loi des pressions partielles Synthèse du chapitre 2 Révision : Activités notées 1 et 2 Labo no. 2 Loi de Charles Labo no. 3 Loi de Boyle-Mariotte 3 Les propriétés chimiques des gaz 3.1 La réactivité chimique des gaz 3.2 Les calculs stœchiométriques Synthèse du chapitre 3 Exercices synthèse de la partie 1 Labo no. 4 Masse volumique et concentration molaire du vinaigre Partie II : L’aspect énergétique des transformations 4 Les réactions endothermiques et exothermiques 4.1 l’énergie et ses formes 4.2 L’énergie associée aux transformations de la matière 4.3 Le bilan énergétique et le diagramme énergétique Synthèse du chapitre 4 5 La chaleur molaire d’une réaction 5.1 La calorimétrie 5.2 La loi de Hess Synthèse du chapitre 5 Exercices synthèse de la partie 2 Labo no. 5 La température finale d’un mélange Labo no. 6 Dissolution du NaOH et loi de Hess Préparation de l’évaluation Prétest A Prétest B Prétest C Préparation de l’examen de laboratoire : Activité notée 3 Version Février 2018 Page 4 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route Activités expérimentales (labo) Les laboratoires doivent être réalisés tout au long de votre apprentissage afin de vous aider à comprendre la théorie vue dans le cadre du cours. Concepts Titre de l’expérience Date Signature Laboratoire 1 : Phases de la matière Gaz, liquide et solide Laboratoire 2 : Relation volume-température Loi de Charles Laboratoire 3 : Relation pression-volume Loi de Boyle-Mariotte Laboratoire 4 : Application et propriété des gaz Masse volumique et concentration molaire du vinaigre Laboratoire 5 : Les transferts de chaleur La température finale d’un mélange Laboratoire 6 : Les chaleurs de réaction Dissolution du NaOH et loi de Hess Horaire du laboratoire Pour les élèves de jour, confirmer avec votre enseignant pour les heures d’ouverture Heure Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi 8h10 à 9h50 10h00 à 11h40 11h40 à 12h40 DÎNER DÎNER DÎNER DÎNER DÎNER 12h40 à 14h20 14h30 à 16h10 17h00 à 18h30 OUVERT OUVERT OUVERT 18h45 à 20h30 OUVERT OUVERT OUVERT Consignes à respecter au laboratoire : - Porter un sarrau et lunettes de sécurité - Cheveux attachés - Souliers fermés - Utilisation du téléphone cellulaire interdite ; pensez à apporter votre calculatrice. De plus, il est essentiel de bien préparer le laboratoire, AVANT de faire les manipulations. Cette préparation inclut : 1) comprendre la mise en situation et le(s) but(s) du laboratoire, 2) compléter le travail préparatoire, 3) lire (ou rédiger) les manipulations qui seront à effectuer et 4) préparer le(s) tableau(x) des résultats permettant de noter les mesures qui seront prises lors des manipulations. Version Février 2018 Page 5 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route Version Février 2018 Page 6 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route Laboratoire 1 : Gaz-Liquide-Solide MISE EN SITUATION : Votre voisin est en train de s’initier à la plongée sous-marine. Dans ses cours, on lui a parlé de la compressibilité des gaz. Selon ses instructeurs, lors de la descente les gaz se compriment et ils se dilatent lors de la remontée. Cette caractéristique, selon eux, influence plusieurs facteurs dont l’autonomie du plongeur en terme de quantité de gaz disponible dans leur bouteille de gaz. Votre voisin ne comprend pas le lien puisque la bonbonne d’air est hermétique et rigide. Selon lui, la quantité de gaz inspiré ne varie pas en fonction de la profondeur du plongeur. Il fait donc appel à vos connaissances en chimie afin de mieux comprendre le comportement des gaz. Pour lui répondre le plus clairement possible, vous aller réaliser une petite expérience mettant en jeu les trois phases de la matière : solide, liquide et gazeuse et leur capacité de se comprimer ou de prendre de l’expansion. De plus, vous démontrer à votre voisin, la forme que peut prendre chacune des phases de la matière. BUT Comparer les propriétés observables des phases solide, liquide et gazeuse de la matière Partie A Concept de compressibilité/expansibilité Partie B Concept de forme définie ou non TRAVAIL PRÉPARATOIRE 1. Définissez les termes suivants : a) Compressibilité : b) Expansibilité : Version Février 2018 Page 7 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route c) Forme définie : 2. Pour ce laboratoire, vous utiliserez une seringue de 60 ml. En sciences, il est important de mentionner l’incertitude sur nos mesures parce qu’elles peuvent expliquer les écarts de nos résultats avec la théorie. a) Quelle est la plus petite division sur l’échelle de graduation de la seringue? b) Quelle est l’incertitude absolue de cet instrument? Référez-vous aux annexes de votre manuel au besoin. c) Combien de décimales devront avoir vos résultats? Note : les mesures doivent avoir autant de décimales que la valeur de l’incertitude absolue. Partie A : Concept de compressibilité/expansibilité Formulation de l’hypothèse 3. Selon vous, quelle(s) phase(s) de la matière sera(ont) : a) Compressible(s)? _____________________ b) Expansible(s)? _______________________ Préparation du tableau des résultats (un espace est réservé pour les tableaux à la page 7) Le tableau des résultats a été fait pour vous. Vous n’avez qu’à ajouter les incertitudes absolues sur les mesures de volume. Partie B : Forme définie ou non Pour cette partie, élaborez un tableau qui comprendra le nom des substances étudiées et leurs différentes formes : initiale, et celle dans chacun des deux contenants. Avant de commencer vos premières manipulations et de noter des mesures, lisez attentivement les annexes : ‘’Comment lire un volume’’ et ‘’Incertitude sur les mesures’’. MATÉRIEL Version Février 2018 Page 8 sur 88 CHI-5061 : laboratoires CHI-5061 Feuille de route •Seringues de 60 ml munies d’un bouchon (2) (une vide et une autre au congélateur) • Contenants à large ouverture transparent en plastique pouvant recueillir au moins 100 ml d’eau (2) • Cylindre gradué de 50 ml • Papier absorbant • Eau du robinet • Ballon de fête • Glaçon • Pompe pour gonfler des ballons MANIPULATIONS Partie A : compressibilité et expansibilité 1- Une seringue a été remplie avec 20 ml d’eau puis a été congelée. Sortir la seringue du congélateur. Au tableau 1, noter le volume initial de la glace. 2- Appuyer le bouchon de la seringue contre une main et, avec l’autre main, exercer une pression sur le piston de la seringue. Dans le tableau 1, noter le volume de glace obtenu par compression. Relâcher le piston et placer ensuite la seringue à l'horizontale sur un plan de travail jusqu'à ce que le piston s'arrête de lui-même. S’assurer que le volume au repos soit le même que le volume initial. 3- Maintenir la seringue en place, puis tirer sur le piston de la seringue. Dans le tableau1, noter le volume maximal que la glace prend sous l’effet d’une expansion. Relâcher le piston et placer ensuite la seringue à l'horizontale sur un plan de travail jusqu'à ce que le piston s'arrête de lui-même. S’assurer que le volume au repos soit le même que le volume initial. Attention de ne pas retirer le piston de la seringue, si la marque de 60 mL est dépassée, inscrire « plus de 60 mL » dans le tableau 1. 4- Remettre au congélateur la seringue contenant l’eau glacée. 5- Avec de l’eau du robinet, remplir environ à moitié un des deux contenants à large ouverture. Placer l'embout de la seringue vide dans l'eau et tirer le piston pour avoir au moins 25 mL d’eau dans la seringue. uploads/Science et Technologie/chi5061-cahier-labos.pdf