Niveau : Moyen — Durée estimée : 50 min — 10 exercices avec corrections détaillées
Rappel des notions clés
Une transformation physique est un changement d'aspect ou d'état de la matière sans que les molécules ne soient modifiées. Par exemple, lors de la fusion de la glace, les molécules d'eau restent des molécules d'eau (H2O), elles changent juste d'organisation. C'est généralement réversible.
Une transformation chimique (ou réaction chimique) voit des substances disparaître (les réactifs) et de nouvelles substances apparaître (les produits). Les atomes se réarrangent pour former de nouvelles molécules. On la reconnaît souvent par un dégagement de chaleur, de gaz, un changement de couleur ou la formation d'un précipité.
Lors d'une réaction chimique, il y a conservation de la masse et des atomes : rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. C'est pourquoi on doit équilibrer les équations de réaction.
Formule : Réactifs → Produits. La masse totale des réactifs = masse totale des produits.
Exercices — Niveau Facile
Exercice 1 : Pour chaque situation, indique s'il s'agit d'une transformation physique ou chimique : a) Un glaçon qui fond au soleil. b) Un morceau de papier qui brûle. c) Du sucre qui se dissout dans le café.
Correction :
a) Transformation physique : C'est un changement d'état (fusion), les molécules d'eau ne sont pas modifiées. b) Transformation chimique : Le papier réagit avec le dioxygène pour former de nouvelles substances (cendres, fumée). c) Transformation physique : C'est une dissolution, les molécules de sucre sont simplement dispersées dans l'eau.
Exercice 2 : Nomme le changement d'état correspondant au passage de l'état liquide à l'état gazeux.
Correction :
Le passage du liquide au gaz s'appelle la vaporisation (ou ébullition si c'est rapide, évaporation si c'est lent). C'est une transformation physique.
Exercice 3 : Lors de la combustion du carbone, on place 6g de carbone dans un flacon contenant du dioxygène. Après la réaction, on obtient 22g de dioxyde de carbone. Quelle masse de dioxygène a été consommée ?
Correction :
On applique la loi de conservation de la masse : Masse des réactifs = Masse des produits. Masse(carbone) + Masse(dioxygène) = Masse(dioxyde de carbone) 6 + Masse(dioxygène) = 22 Masse(dioxygène) = 22 - 6 = 16. 16 grammes de dioxygène ont été consommés.
Exercices — Niveau Moyen
Exercice 4 : Identifie les réactifs et les produits dans la phrase suivante : "Le fer réagit avec l'acide chlorhydrique pour former du dihydrogène et du chlorure de fer."
Correction :
Les réactifs sont les substances présentes au début : le fer et l'acide chlorhydrique. Les produits sont les substances formées à la fin : le dihydrogène et le chlorure de fer.
Exercice 5 : Pourquoi dit-on que la combustion du butane est une transformation chimique ? Donne deux indices observables.
Correction :
C'est une transformation chimique car le butane et le dioxygène disparaissent pour créer de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Indices : 1. Production de chaleur et de lumière (flamme). 2. Apparition de nouveaux corps (buée sur les parois, test à l'eau de chaux positif). La nature des molécules a changé.
Exercice 6 : Équilibre l'équation de combustion simplifiée du carbone : C + O2 → CO2. Est-elle déjà équilibrée ? Justifie.
Correction :
Vérifions le nombre d'atomes de chaque côté :
- Réactifs : 1 atome C, 2 atomes O.
- Produits : 1 atome C, 2 atomes O.
Exercice 7 : On réalise la synthèse de l'eau : 2 H2 + O2 → 2 H2O. Combien de molécules d'eau sont produites si on consomme 4 molécules de dihydrogène (H2) ?
Correction :
D'après l'équation, 2 molécules de H2 produisent 2 molécules de H2O (proportion 1 pour 1). Si on utilise 4 molécules de H2, on produira 4 molécules de H2O. Le rapport stœchiométrique est respecté.
Exercices — Niveau Difficile
Exercice 8 : Équilibre l'équation suivante : H2 + Cl2 → . HCl.
Correction :
Réactifs : 2 atomes H et 2 atomes Cl. Produits : On doit donc avoir 2 atomes H et 2 atomes Cl. On ajoute le coefficient 2 devant la molécule HCl. L'équation équilibrée est : H2 + Cl2 → 2 HCl.
Exercice 9 : Lors d'une expérience, on observe un dégagement gazeux qui trouble l'eau de chaux. Quel est ce gaz ? S'agit-il d'une transformation physique ou chimique ?
Correction :
Le gaz qui trouble l'eau de chaux est le dioxyde de carbone (CO2). Comme un nouveau gaz est apparu suite au mélange de substances, c'est une transformation chimique. L'eau de chaux est le test caractéristique du CO2.
Exercice 10 : On brûle du magnésium dans l'air. L'équation est : 2 Mg + O2 → 2 MgO. Si on a 48 protons au total dans les réactifs magnésium (Mg), combien y en a-t-il dans le produit final ? Justifie.
Correction :
Le nombre total d'atomes et donc de protons ne change pas lors d'une réaction chimique. Les atomes se réarrangent mais ne disparaissent pas. Il y aura toujours 48 protons dans le magnésium combiné sous forme d'oxyde de magnésium.
Attention : Pour équilibrer une équation, on ne modifie JAMAIS les petits chiffres en indice des molécules. On ajoute seulement des grands chiffres (coefficients) devant les formules !
Bilan et conseils
Ce qu'il faut retenir : Distinguer physique et chimique revient à savoir si la molécule a changé ou non. En physique, la substance reste la même (glace/eau). En chimie, on crée de nouvelles substances. N'oublie jamais que la masse se conserve toujours !
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