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
Les transformations chimiques et la pollution
Ouverturep. 109
Quelle transformation a lieu dans une centrale à charbon ?
Activité expérimentalep. 110
Des combustions qui présentent un risque
Activité documentairep. 111
Comment évolue la masse lors d'une transformation chimique ?
Activité expérimentalep. 112
Tous concernés par le dioxyde de carbone
Tâche complexep. 113
Bilan
Bilanp. 114-115
Exercices
Exercicesp. 116-121
La Physique-Chimie autrement
Travailler autrementp. 122
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
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
Nos dossier d'actualité
Chapitre 3

Exercices

16 professeurs ont participé à cette page
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Je me teste

Je sais

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1
Une combustion est :



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2
Une combustion du butane est incomplète :



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3
Lors d'une transformation chimique, la masse totale :




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4
Au cours d'une transformation chimique, les espèces :




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5
Un gaz dangereux pour la santé.

1. Trouve l'intrus dans la liste suivante.




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6
Complète la grille de mots-croisés. Pour écrire sur ce schéma, veuillez cliquer sur l'image et utiliser notre outil de dessin.

Horizontal :
3. Corps dont la quantité augmente lors d'une transformation chimique.
4. Corps dont la quantité diminue au cours d'une combustion.
5. Lors de sa combustion, le carbone en est un exemple.

Vertical :
1. Transformation chimique entre le dioxygène et un combustible avec transfert d'énergie thermique.
2. Grandeur physique qui se conserve lors de la transformation chimique.

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Je sais faire

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7
L'action de l'acide chlorhydrique sur le calcaire est :




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8
Pour vérifier la conservation de la masse :



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9
Quand on réalise la combustion du carbone dans le dioxygène :



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Exercice corrigé

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Compétence : Interpréter des résultats.
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10
Faire bruler du fer !

On réalise la combustion du fer dans le dioxygène de l'air. Se forment alors uniquement des petites boules grises : de l'oxyde de fer.

1. Fais une liste du matériel nécessaire.
2. Quels sont les réactifs mis en jeu dans cette combustion ?
3. Quel est le produit ?
4. Écris le bilan de cette transformation chimique.
5. 8,4 g de paille de fer brulent avec 3,2 g de dioxygène. Quelle est la masse d'oxyde de fer obtenue ?
Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Bruler du fer.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Bruler du fer.
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Étapes de la méthode
  • Dresser un tableau listant les espèces chimiques présentes à l'état initial et à l'état final, afin d'identifier les réactifs et les produits.
  • Écrire le bilan avec les réactifs à gauche de la flèche et les produits à droite.
  • Utiliser la règle de la conservation de la masse en écrivant celles mises en jeu pour chaque réactif et chaque produit.
  • Remplacer par les valeurs données dans le texte.
  • Calculer la valeur de la masse inconnue.
  • Faire une phrase de conclusion.
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Corrigé
    1. Matériel : flacon, bouchon avec support, paille de fer, dioxygène, allumettes.
    2.
    État initialÉtat final
    Fer 
    Dioxygène    		 Oxyde
    de fer

    Les réactifs sont le fer et le dioxygène.
    3.Le produit est l'oxyde de fer.
    4.Fer + Dioxygène \rightarrow Oxyde de fer.
    5.Étant donné que la masse se conserve lors d'une transformation chimique, je peux écrire : m(fer) + m(dioxygène) = m(oxyde de fer).
    m(oxyde de fer) = 8,4 + 3,2 - 11,6 g
    Il se forme donc 11,6 g d'oxyde de fer.
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Exercice similaire

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11
Combustion de carbone.

La combustion de 6 g de carbone dans du dioxygène donne 22 g de dioxyde de carbone.

1. Écris le bilan de cette transformation.
2. Calcule la masse de dioxygène qui a été consommée.
Placeholder pour Carbone.Carbone.
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Je m'entraine

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12
Transformations chimiques.

1. Comment reconnait-on une transformation chimique ?
2. Décris deux transformations chimiques.
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13
Des bilans.

1. Explique ce qu'est une combustion.
2. Écris le bilan des trois transformations chimiques suivantes :
a. Combustion du carbone.
b. Combustion complète du méthane.
c. Combustion incomplète du méthane.
Le méthane est un gaz distribué en ville.
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14
Combustions incomplètes.

1. Dans quelle condition la combustion du méthane peut-elle être incomplète ?
2. Quels sont alors les produits ?
3. Pour quelles raisons ces combustions sont-elles dangeureuses ?
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15
Groupe électrogène.

Un groupe électrogène à gaz est un appareil permettant de produire de l'électricité à partir de la combustion de gaz naturel (essentiellement composé de méthane). Il est conseillé de le placer à l'extérieur du domicile.
Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Groupe électrogène.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Groupe électrogène.
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1. Rappelle le bilan de la combustion complète du méthane.
2. Pourquoi est-il conseillé de le placer à l'extérieur ?
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16
Masses et transformations chimiques.

Compétence
Identifier le problème à résoudre
En classe, le professeur demande aux élèves de réaliser une expérience pour vérifi er la conservation de la masse. Le cas étudié est celui de l'acide chlorhydrique qui réagit avec la craie (calcaire). Marie réalise l'expérience schématisée ci-dessous. Elle observe que la masse change !

1. Aide Marie à trouver son erreur

Placeholder pour Masse et transformations chimiques.Masse et transformations chimiques.
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17
Analyse une expérience.

Compétence
Interpréter des résultats
Dans les briquets « tempête », le combustible utilisé est du butane (gaz qui brule en donnant les mêmes produits que le méthane). On réalise l'expérience schématisée ci-dessous.

Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 3</stamp> Analyse une expérience.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 3</stamp> Analyse une expérience.
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1. La combustion réalisée avec ces briquets est-elle complète ou incomplète ? Justifie.
2. Quels sont les produits formés ? Justifie.
3. Écris le bilan de cette transformation.
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18
Test d'identification.

Julie a réalisé la combustion du charbon dans un flacon.

1. Rappelle le bilan de cette combustion.
2. Quel test d'identification doit-elle mettre en œuvre pour prouver qu'il s'agit bien d'une transformation chimique ? Justifie le choix de ce test.
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19
Pollution et dioxyde de carbone.

La production de dioxyde de carbone est responsable de la dégradation de l'habitat de certains organismes vivants (voir activité 4).

1. Nomme un de ces organismes et explique en quoi la présence de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est un danger pour eux.
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20
Combustion du carbone.

On réalise la combustion d'un fusain dans un flacon contenant du dioxygène.

1. Réalise un schéma légendé de cette expérience.
2. Qu'observe-t-on à chaque stade (avant, pendant et après la réaction) ?
3. Comment doit-on procéder pour vérifier que du dioxyde de carbone s'est formé ?
4. Quels sont les réactifs et les produits de cette transformation chimique ?
5. Écris le bilan de cette transformation chimique.
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21
La bougie.

1. La flamme d'une bougie correspond-elle à une combustion complète ou incomplète ? Justifie ta réponse.
2. On place une coupelle sur la flamme de cette bougie. Un dépôt noir apparait. Quel est le produit mis ainsi en évidence ?
3. Quels autres produits se forment lors de cette combustion ?
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Une notion, trois exercices
Différenciation

Compétence : Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations.
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22-A
Bilan de combustion. Une bougie qui brule.

Les bougies sont faites de paraffine. La combustion de la bougie a lieu lorsque la paraffine réagit avec le dioxygène de l'air. Du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et de l'eau sont alors formés. Lorsque la bougie est entièrement consumée, il ne reste presque plus de paraffine et le taux de dioxygène dans l'air de la pièce a diminué.

1. Identifie les espèces chimiques dont la quantité a diminué.
2. Quel rôle jouent-elles dans la transformation chimique ?
3. Identifie les espèces chimiques dont la quantité a augmenté et précise leur rôle dans la transformation.
4. Écris le bilan de la réaction qui modélise cette transformation chimique.

Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Bougie.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Bougie.
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22-B
Bilan de combustion. Rouler à l'éthanol.

L'éthanol d'origine agricole, aussi appelé « bioéthanol », peut être utilisé comme carburant dans certains moteurs. Dans ces moteurs, de l'éthanol et du dioxygène sont consommés tandis que du dioxyde de carbone et de l'eau sont rejetés.

1. Quels sont les réactifs de la transformation chimique qui a lieu dans ces véhicules ?
2. Quels sont les produits ?
3. Écris le bilan de la réaction qui modélise cette transformation chimique.
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22-C
Bilan de combustion. Des véhicules contre la pollution.

La voiture à hydrogène est un véhicule qui permet de limiter la pollution. Il s'agit de véhicules à moteur électrique qui convertissent l'énergie chimique en énergie électrique lors de la transformation chimique du dihydrogène avec le dioxygène. Cette transformation produit uniquement de la vapeur d'eau.

1. Écris le bilan de la réaction qui modélise cette transformation chimique.
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J'approfondis

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23
La masse se conserve-t-elle ?

Compétence
Écrire des phrases claires, sans faute, en utilisant le vocabulaire adapté
Maud sort du cours de chimie et discute avec ses camarades : « Je ne comprends toujours pas cette histoire de masse qui se conserve ! Les statues dégradées par les pluies acides deviennent bien plus légères, non ? Donc pour moi, la masse ne se conserve pas dans ce cas ! ».

1. Explique pourquoi Maud se trompe.
2. Recherche sur internet quelles sont les causes des pluies acides.
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24
Chauffage d'appoint.

Les radiateurs à gaz étaient très utilisés il y a quelques années comme chauffage d'appoint. Leur technologie a évolué pour les rendre plus efficaces et moins dangereux. Ils utilisent comme combustible du butane (gaz qui réagit avec le dioxygène comme le méthane).

1. Explique pourquoi une utilisation prolongée peut entrainer la formation de buée sur les vitres.
2. Écris le bilan de la combustion du butane.
3. Quelles précautions est-il nécessaire de prendre lorsqu'on utilise ce type d'appareil ? Pourquoi ?
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25
Combustion et camping.

En camping, on emporte parfois des réchauds alimentés au butane. Ce gaz brule dans le dioxygène et donne les mêmes produits que la combustion du méthane.

Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Combustion et camping.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Combustion et camping.
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1. La combustion est-elle complète ou incomplète ? Justifie ta réponse.
2. Écris le bilan de la combustion.
3. Décris les expériences que tu réaliserais pour mettre en évidence ces produits (matériel, schémas, descriptions des manipulations et conclusions).
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26
Normes de pollution.

Certains moteurs de voitures fonctionnent grâce à la combustion de l'essence. Cette dernière est essentiellement constituée d'un mélange d'heptane et d'octane. Les moteurs actuels dégagent entre 80 et 250 g/km de dioxyde de carbone.

Placeholder pour <stamp theme='pc-green1'>Doc. 2</stamp> Normes de pollution.<stamp theme='pc-green1'>Doc. 2</stamp> Normes de pollution.
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1. La combustion totale de l'essence produit les mêmes espèces chimiques que la combustion du méthane ou du butane. Écris le bilan de cette combustion.
2. En réalité, l'essence est composée de plusieurs espèces chimiques ; sa combustion produit aussi du monoxyde de carbone, des oxydes d'azote, etc. Cette combustion est-elle complète ? Justifie ta réponse.
3. Quelle est la masse maximale de dioxyde de carbone produite dans l'atmosphère par un automobiliste qui parcourt 15 000 km par an avec un véhicule de type B à essence ?
4. La masse de dioxyde de carbone est-elle identique pour un moteur diesel de même catégorie ?
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27
Pollution industrielle.

Les combustibles fossiles utilisés dans les centrales thermiques contiennent des quantités de soufre variables. Lorsque le soufre brule, du dioxyde de soufre est libéré dans l'atmosphère. Des transformations complexes ont alors lieu. On peut les simplifier en considérant que le dioxyde de soufre réagit avec l'eau des nuages et le dioxygène pour former de l'acide sulfurique, entrainant alors une baisse du pH des eaux de pluie.

1. Écris le bilan de la combustion du soufre.
2. Écris le bilan de la transformation chimique qui se produit au niveau des nuages.
3. Quelle est la conséquence sur l'environnement de ces différentes réactions ?
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28
Fait divers.

Compétence
Effectuer des recherches documentaires
Une famille de trois personnes a été hospitalisée dans la nuit de mardi à mercredi. Elles ont été prises de maux de tête et de nausées. Le père de famille a alors appelé les pompiers qui les ont évacuées vers l'hôpital. Elles ont été soignées par oxygénothérapie. Toutes sont à présent hors de danger. La chaudière serait à l'origine de cette intoxication.

1. Quel est le gaz responsable de cet incident ?
2. De quel appareil provenait-il ?
3. Quel type de transformation chimique a pu le produire ?
4. Fais des recherches et explique pour quelles raisons les membres de cette famille ont été traités par « oxygénothérapie ».
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29
Un projet insensé !

En 1991, le prix Nobel de chimie Paul Crutzen a imaginé, dans le but de faire baisser la température moyenne de la Terre, d'envoyer dans la haute atmosphère d'énormes quantités de sulfure d'hydrogène. Celui-ci réagit avec le dioxygène pour donner du dioxyde de soufre et de l'eau. Le dioxyde de soufre forme ensuite de microscopiques particules qui sont capables de renvoyer vers l'espace les rayonnements solaires. Ce projet est resté sans suite car le dioxyde de soufre est aussi un gaz polluant.

1. Quel corps chimique devait être envoyé dans l'atmosphère ?
2. Que serait-il devenu ? Écris le bilan de la transformation chimique correspondante.
3. Explique comment ce projet aurait pu permettre de lutter contre le réchauffement climatique.
4. Pourquoi aurait-il été dangereux d'envoyer du dioxyde de soufre dans l'atmosphère ?
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30
Transformations chimiques ou physiques ?

Dans chacun des cas suivants, précise s'il s'agit d'une transformation chimique ou d'une transformation physique. Justifie en réalisant un tableau dans lequel figurent l'état initial et l'état final.

1. Apparition de rouille sur des outils de jardinage en fer.
2. Un glaçon qui fond dans un jus de fruits.
3. Une allumette qui brule.
4. Du sel qui se dissout dans l'eau de cuisson des pâtes.
5. Le sucre que l'on ajoute dans le café.
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31
Le fer et l'acide.

Dans un tube à essai, le professeur place un clou en fer et de l'acide chlorhydrique : une effervescence se produit. À la fin de l'heure, les élèves observent l'expérience : le clou est plus petit, la solution est légèrement colorée en vert.

1. En te servant des observations effectuées, montre que l'action du fer sur le clou est bien une transformation chimique. Pour cela, tu réaliseras un tableau décrivant l'état initial et l'état final.
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32
Le propane.

Le propane est un gaz utilisé pour alimenter les installations domestiques (chauffe-eau, chaudière). Lorsqu'il brule, il se forme du dioxyde de carbone et de l'eau.

1. Écris le bilan de cette transformation chimique.
2. Pour bruler un litre de propane, il faut 5 L de dioxygène. Quel volume de dioxygène faudra-t-il pour bruler 16,8 m3 de propane (utilise la proportionnalité) ?
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33
Le dioxyde de carbone dans la cuisine moléculaire.

En cuisine moléculaire, pour rendre un plat pétillant, on peut utiliser deux techniques :
  • la dissolution dans la préparation de dioxyde de carbone (acheté dans le commerce en bouteille sous pression). Le dioxyde de carbone formera les bulles ;
  • l'effervescence obtenue par ajout d'acide citrique (qui provient du jus de citron) et de bicarbonate de sodium (vendu en pharmacie). Cela provoque la formation de bulles contenant du dioxyde de carbone.
1. Laquelle de ces deux techniques correspond à une transformation physique ? Justifie ta réponse.
2. Prouve que la technique restante est bien une transformation chimique.
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Je résous un problème

Compétence : Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations.
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Écris le bilan de la photosynthèse pour montrer que c'est une transformation chimique. Explique ensuite en quoi cette transformation peut être le point de départ de solutions pour limiter le réchauffement climatique.
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Doc. 1
Les biocarburants.

Depuis les années 1970, de nouvelles sources d'énergie font leur apparition : les biocarburants. Le préfixe « bio » est lié d'une part à leur origine : ils proviennent des plantes. D'autre part, ils seraient moins polluants que les carburants actuels. Les biocarburants de 3e génération, les plus récents, sont obtenus à partir d'algues. Afin d'accélérer leur croissance, on leur injecte du dioxyde de carbone. La biomasse ainsi formée pourra alors être transformée en carburant.
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Doc. 2
La découverte de la photosynthèse.

  • 1772 : Joseph Priestley a découvert que les plantes étaient capables de « restaurer l'air qui a été pollué par la combustion des chandelles ».
  • 1779 : Jan Ingen-Housz prouve que la photosynthèse nécessite la présence de lumière.
  • 1804 : Nicolas Théodore de Saussure montre que l'apport d'eau est essentiel pour que le phénomène se produise.
  • 1865 : Mise en évidence de la formation d'amidon (substance indispensable à la croissance des plantes) dans les feuilles de plantes placées à la lumière.
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Exercices supplémentaires

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34
Des combustions.

1. À l'aide des mots suivants, retrouve la définition du mot combustion.
comburant - combustible - dioxygène - transformation chimique
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35
Un gaz toxique.

Le monoxyde de carbone est un des produits de la combustion incomplète des gaz domestiques utilisés pour nous chauffer ou pour cuisiner. Toxique, il peut entraîner la mort.

1. Explique de quelle manière ce gaz agit sur notre organisme.
2. Quelles sont les propriétés de ce gaz qui le rendent d'autant plus dangereux ?
3. Donne quelques précautions à suivre permettant d'éviter sa formation.
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36
Conservation de la masse.

1. On réalise la combustion complète de 2,4 g de carbone dans 6,4 g de dioxygène. Quelle masse de dioxyde de carbone va-t-on obtenir ?
2. En brûlant 3,6 g de carbone, il se forme 13,2 g de dioxyde de carbone. Quelle masse de dioxygène a été utilisée ?
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37
Conséquences de la pollution.

1. Comment nomme-t-on les gaz responsables du réchauffement climatique ? Comment sont-ils produits ?
2. Quel est le gaz à la fois responsable du réchauffement climatique et de l'acidification des océans ?
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Parcours de compétences

Compétence : Conclure, valider ou non l'hypothèse.
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Pour savoir si la rouille se forme bien quand le fer est en contact avec l'eau et l'air, Axel et Camélia mettent des clous dans différentes situations. Après quelques jours, ils observent que :
  • Les clous à l'air libre, trempés dans l'eau salée et dans l'eau distillée, ont rouillé.
  • Le clou plongé dans l'eau bouillie (pour supprimer l'air dissout) et couverte d'un film d'huile n'a pas rouillé.
  • Le clou dans de l'air parfaitement sec n'a pas rouillé.
1. À l'aide de leurs résultats expérimentaux, valide ou infirme leur hypothèse.
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Niveau 1
J'identifie l'hypothèse à évaluer.
Coup de pouce
Quelle hypothèse font Axel et Camélia ?
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Niveau 2
Je rappelle les résultats en lien avec l'hypothèse.
Coup de pouce
S'attendait-on à ce que l'air et l'eau fassent rouiller le fer à chaque fois ?
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Niveau 3
Je valide ou non l'hypothèse, après avoir constaté que les résultats sont en accord ou non avec elle.
Coup de pouce
Les résultats avec l'air et l'eau seuls, ajoutés aux résultats avec l'air et l'eau ensemble, permettent-ils de valider l'hypothèse ?
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Niveau 4
Je valide ou non l'hypothèse, en précisant comment elle s'accorde ou pas avec les résultats.
Coup de pouce
Explique pourquoi les clous des observations 2 et 3 étaient nécessaires pour pouvoir valider l'hypothèse.

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