Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 3
Activité 1 - Activité d'exploration

Décrire l'évolution d'un système chimique

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Problématique de l'activité
Le dentifrice de l'éléphant est une expérience impressionnante au cours de laquelle une gerbe de mousse est produite. Lors de la réalisation de cette expérience, il faut prévoir un bac de contenance assez importante pour pouvoir récupérer toute la mousse produite.

Comment peut-on prévoir l'état final du système ?
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Par intuition

Quel volume de gaz peut être produit par une dizaine de millilitres d'eau oxygénée ?
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Doc. 1
Réalisation de l'expérience

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Lors de cette expérience, on mélange 50 mL d'eau oxygénée à 30 % en masse avec une solution d'iodure de potassium (\text{K}^+(aq) ; \text{I}^-(aq)). Sous l'action catalytique des ions iodure \text{I}^-, la réaction de dismutation du peroxyde d'hydrogène est accélérée et le dégagement de dioxygène qui aurait dû s'effectuer sur plusieurs mois se fait en quelques instants.

Pour amplifier le côté impressionnant de l'expérience, on ajoute du liquide vaisselle. Le mélange liquide vaisselle-eau va former des bulles qui vont piéger le dioxygène : voilà le dentifrice de l'éléphant !

Pour récupérer la mousse formée, on place l'erlenmeyer dans un cristallisoir de 10 L.
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Doc. 2
Tableau d'avancement et réaction totale

Le tableau d'avancement est un outil qui permet de décrire et prévoir l'évolution de systèmes chimiques. Il répertorie les quantités de matière de chaque réactif ou produit. Il fait intervenir une grandeur fictive : l'avancement noté x.
L'avancement correspond à la quantité de réactif ayant réagi ou bien de produit ayant été formé dans le cas particulier où le nombre stœchiométrique associé est égal à 1.
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Doc. 3
Suivi de la réaction

La réaction de dismutation du peroxyde d'hydrogène (réaction sur lui-même) est une réaction totale. Les réactions totales ont lieu jusqu'à épuisement de l'un des réactifs.
À 20 °C le volume molaire du dioxygène est de 24 L·mol-1.

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Questions
Compétence(s)
RAI/MOD : Modéliser une transformation chimique
RAI/MOD : Utiliser la quantité de matière

1. Doc. 1 Avec quel réactif le peroxyde d'hydrogène réagit-il ? Quel(s) est/sont le(s) produit(s) de cette transformation chimique ?

2. Doc. 2 Identifier le rôle de l'ion iodure \text{I}^- et du liquide vaisselle dans l'expérience du dentifrice de l'éléphant.

3. Doc. 3 Quels sont les composants de l'eau oxygénée ? Expliquer alors la raison pour laquelle il est mentionné « excès » dans la colonne de l'eau.

4. Doc. 3 Quelle est la quantité de matière finale de peroxyde d'hydrogène \text{H}_2\text{O}_2 ? En déduire la valeur de l'avancement final x_\text{final}.
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Synthèse de l'activité
Calculer le volume maximal de dioxygène produit lors de la réaction. Le cristallisoir utilisé est-il de taille suffisante ?
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