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Nom : ___________________________________________ groupe : ____
Science et technologie sec.2Science et technologie sec.2Science et technologie sec.2Science et technologie sec.2
Univers matériel
La matière : ses propriétés, sa structure et ses changements
Notes de cours et activités préparatoiresNotes de cours et activités préparatoiresNotes de cours et activités préparatoiresNotes de cours et activités préparatoires aux évaluations aux évaluations aux évaluations aux évaluations
Par : Guillaume Alain, enseignant © septembre 2013, École secondaire de la Rive
Note aux parents et aux élèves :
Au cours de l’étape 1, tout le contenu du cahier ci-joint sera évalué de la façon suivante :
-un examen théorique portant sur les pages 1 à 28 (début octobre)
-un examen en laboratoire portant sur les pages 20 à 28 (début octobre).
-un examen théorique d’étape sur tout le cahier, pages 1 à 52 (fin octobre)
Pour réussir ces évaluations, l’élève devra au fil de l’étape, remplir minutieusement toutes
les pages de ce cahier, en plus d’avoir réalisé en classe toutes les activités qui y sont
proposées. De plus, l’élève est responsable de son cahier et doit le conserver en bon
état toute l’année. S’il advenait que ce cahier soit perdu, déchiré ou inutilisable, l’élève
devra s’en procurer un nouveau auprès de son enseignant au coût de 2 $.
Je confirme avoir pris connaissance de la note ci-haut.
Signature du parent désigné : ____________________________________________
CORRIGÉ
1
Table des matièresTable des matièresTable des matièresTable des matières
Les propriétés caractéristiques p.2-3
Les changements de phases p.4 à 6
Les mélanges p.7 à 9
Les instruments de laboratoire p.10 à 14
L’utilisation de la balance p.15 à 18
La masse volumique p.19 à 23
Le pH p.24
Les tests d’identification des liquides p.25-26
Laboratoire sur l’identification des liquides p.27 à 30
Les éléments, les atomes et les molécules p.31 à 39
Les changements physiques et chimiques p.40 à 47
La conservation de la matière p.48 à 54
Tableau périodique des éléments p.55
2
Activité 1Activité 1Activité 1Activité 1 : Rappel de secondaire 1: Rappel de secondaire 1: Rappel de secondaire 1: Rappel de secondaire 1
Après avoir lu les pages 4, 5 et 6 de ton Volume Univers sec. 2 , réponds aux questions
suivantes :
1. Définissez ce qu’est une propriété caractéristique:
Une propriété caractéristique nous permet de faire trois choses : (voir p.5 Univers sec.2)
• ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Exemple : Dans deux contenants identiques, on verse 100 ml d’eau dans le premier et
100 ml d’alcool dans l’autre. À l’œil, il est impossible de savoir lequel des contenants
est rempli d’eau. Pourtant, lorsqu’on pèse les deux contenants, on constate tout de
suite que l’un des contenants est plus lourd que l’autre.
Lequel selon vous? ________________________________________ Expliquez :
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
• ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Exemple : Le filament d’une ampoule électrique est chauffé à
blanc lorsque le courant le traverse, c’est ce qui produit de la
lumière. Ce filament est fait de Tungstène, un métal dont le
point de fusion est très élevé(3422 ºC).
• ______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
Exemple : l’hydrogène est une substance qui réagit violemment avec l’oxygène de l’air
lorsqu’elle est chauffée à haute température.
Identifier une substance ou un objet.
Le contenant rempli d’eau
La masse volumique de l’eau est plus élevée que celle de l’alcool. En fait, chaque substance a sa propre masse volumique.
Prévoir les effets d’une substance sur son environn ement.
Déterminer l’usage qui peut être fait d’une substan ce ou d’un objet.
3
2. Nommez des exemples de propriétés non caractéristiques et caractéristiques.
(voir p.4-5 Univers sec.2)
Propriétés non caractéristiques Propriétés caractéristiques
La masse La masse volumique
Le volume Le point d’ébullition
La température Le point de fusion
L’état (la phase) la dureté
La grandeur la solubilité
La couleur Les empreintes digitales
La forme… Le code génétique(ADN)…
3. Nommez la propriété qui est mise en évidence dans les situations suivantes et
précisez s’il s’agit d’une propriété caractéristique ou non caractéristique.
Situation Propriété Non caractéristique ou caractéristique ?
a) une miche de pain pèse 400 g. masse Non-caractéristique
b) l’alcool éthylique bout à 78 °C. Point d’ébullition caractéristique
c) Cette bouteille contient 750 ml de jus. Volume Non-caractéristique
d) Le thermomètre dans l’eau de la piscine indique 20 °C.
température Non-caractéristique
e) Dans 100 mL d’eau, on peut dissoudre 36 g de chlorure de sodium(NaCl), mais dans cette même quantité d’eau on peut dissoudre jusqu’à 40 g de nitrate de potassium(KNO3).
solubilité caractéristique
f) 1cm3 d’or pèse 19,3 g, alors que 1cm3 d’aluminium pèse seulement 2,7 g.
Masse volumique caractéristique
g) Le mercure devient solide à -38,8 ºC. Point de solidification caractéristique
h) On peut mettre jusqu’à 2500 m3 de béton dans cette bétonnière.
Volume Non-caractéristique
4
4. La matière peut se présenter sous trois phases(ou états) : solide, liquide ou gazeuse. Afin de résumer ce concept, complétez le tableau suivant. (voir p.14-15 Univers sec.1)
Phase (état)
solide liquide gazeuse
Exemple
Dessin des
particules
Volume ?
(défini ou non défini)
Défini
Défini Non défini (variable)
Forme ?
(déterminée ou
non déterminée)
Définie
Non définie Non définie
Compressible ou
Incompressible ?
Incompressible
Incompressible Compressible
Niveau d’énergie
des particules ?
Bas
Moyen Élevé
Mouvements
possibles des
particules ?
Vibrations seulement
Vibrations et déplacements possibles
Vibrations et déplacements très rapides dans tous les
sens
5
5. Complétez le texte ci-dessous à l’aide de la banque de mots suivante :
Un changement de phase est le ________________ d’une phase(solide, liquide, gazeuse) à une autre. Une substance peut changer de phase si elle ____________ ou perd de l’________________ sous forme de chaleur. Ainsi lorsqu’on chauffe un bloc de glace, ses particules acquièrent de l’énergie et leur niveau d’_______________ augmente jusqu’au point de leur permettre de glisser les unes contre les autres; c’est le passage à l’état _____________. La ______________________ d’une substance est la mesure du degré d’agitation de ses _____________________.
6. Dans le diagramme suivant, écrivez dans les rectangles le nom des trois phases et ensuite, inscrivez le nom du changement de phase correspondant à chaque flèche sur les lignes numérotées ci-dessous. (voir p. 6 Univers sec.2)
2
1
3
4
5
6
Condensation
Vaporisation
Fusion
Solidification
Phase
GAZEUSE
Agitation, température, énergie, particules, passage, liquide, absorbe.
1. ___________________________
2. ___________________________
3. ___________________________
4. ___________________________
5. ___________________________
6. ___________________________
Phase
LIQUIDE
Phase
SOLIDE
passage
absorbe énergie
agitation
liquide température particules
Condensation solide
Sublimation
6
7. Inscrivez dans la flèche le changement de phase qui est décrit dans les situations suivantes. Ensuite, dans les rectangles, indiquez sous quelle phase(solide, liquide ou gazeuse) se trouve la substance avant et après le changement de phase.
a) Quelques gouttes d’alcool versées sur un comptoir disparaissent après quelques minutes.
b) De la lave sortant d’un volcan durcit au contact de l’air.
c) Du givre qui s’est formé durant la nuit sur les vitres de ta voiture.
d) Lorsque Marie souffle sur le miroir de sa chambre, de la buée se forme à la surface de ce dernier.
e) Après quelques semaines, les glaçons qu’on a laissés dans le congélateur semblent avoir rapetissé!
f) Lorsqu’on allume une bougie, de la cire se met à couler sur son long.
évaporation liquide gazeuse
solidification liquide solide
Condensation solide gazeuse solide
Condensation gazeuse liquide
gazeuse Sublimation solide
solide liquide Fusion
7
8. Vous préparez une boisson rafraîchissante en dissolvant une poudre aromatisée
dans 1 litre d’eau. Cette poudre contient du sucre, des sels minéraux, de l’acide
citrique, du colorant artificiel et des arômes artificiels.
Nommez et définissez :
a) le solvant : ______________________
Définition : ___________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
b) les solutés : ______________________________________
____________________________________________________
Définition : ___________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
c) la solution : _______________________________________
Définition : ___________________________________________
____________________________________________________
____________________________________________________
(voir p.6 Univers sec.2)
C’est la substance qui cause la dissolution et qui se trouve en plus grande quantité dans le mélange.
L’eau
du sucre, des sels minéraux, de l’a cide citrique, du colorant artificiel et des arômes artificiels
C’est la substance qui est dissoute et qui se trouve en plus petite quantité dans le mélange.
C’est un mélange homogène formé du solvant et des solutés.
La boisson rafraichissante
8
9. Un mélange est une association de plusieurs substances. Dites si les mélanges suivants sont homogènes ou hétérogènes. Expliquez votre choix dans chaque cas. (voir p.6 Univers sec.2)
a) un mélange d’eau et d’huile : ___________________________________
Explique :_________________________________________________________
b) un sirop pour la toux : ___________________________________
Explique :_________________________________________________________
c) de l’eau d’érable : ___________________________________
Explique :_________________________________________________________
d) une boisson gazeuse : ___________________________________
Explique :_________________________________________________________
e) de l’air pur : ___________________________________
Explique :_________________________________________________________
f) une cuillère en acier(fer + carbone) :________________________________
Explique :_________________________________________________________
g) une lame de patin en acier qui commence à rouiller. _______________________
Explique :_________________________________________________________
10. Nommez des techniques de séparation des mélanges (p.6 Univers sec.2)
Sédimentation + décantation distillation
tamisage centrifugation
filtration _____________________________________
évaporation _____________________________________
hétérogène
on distingue deux parties différentes dans le mélange
homogène
le mélange est limpide et on ne distingue pas les différents ingrédients du sirop.
homogène
le mélange est limpide et on ne distingue pas les différents ingrédients.
hétérogène
hétérogène
homogène
homogène
on ne distingue pas les différentes substances qui composent l’air : Oxygène(21%), Azote(78%), CO2, H2O
on ne distingue pas les différents éléments qui composent la cuillère d’acier. De plus, les constituants de l’acier sont répartis uniformément.
on distingue deux phases différentes dans le mélange : les bulles(gaz) et l’eau sucrée(liquide).
on distingue deux parties différentes dans le mélange: l’acier(en gris) et la rouille(en orange).
9
11. Quelle(s) technique(s) de séparation des mélanges pourriez-vous utiliser pour séparer les mélanges suivants. Expliquez ensuite brièvement la méthode que vous avez choisi d’utiliser.
a) les cailloux du sable dans un mélange de terre? _______________________
Explique :_________________________________________________________
_________________________________________________________________
b) Du gravier mélangé à l’eau? ___________________________
Explique :________________________________________
________________________________________________
________________________________________________
________________________________________________
c) Le sel mélangé à l’eau? _____________________________________
Explique :_____________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
d) L’alcool mélangé à l’eau? _____________________________________
Explique :_________________________________________________________
_________________________________________________________________
e) La pulpe du jus d’orange? _____________________________________
Explique :_____________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
_____________________________________________
Résidu (sel)
Distillat (eau)
décantat
Filtrat
Résidu (pulpe)
tamisage
Les cailloux restent pris dans le tamis alors que le sable
passe au travers.
sédimentation + décantation
Distillation
Distillation
On laisse le gravier se déposer par gravité au
fond du bécher. On peut ensuite verser l’eau
dans un deuxième bécher tout en conservant
le gravier dans le premier.
En chauffant la solution d’eau salée, l’eau pure va quitter le mélange en s’évaporant et sera transférée par un tube, dans une éprouvette froide où elle se condensera sous forme liquide. Le sel quand à lui, restera sous forme de cristaux blanc dans le contenant de départ.
En chauffant le mélange entre 78 °C et 100 °C , l’alcool va s’évaporer et sera transféré, grâce à un tube, dans un contenant froid où il se condensera. L’eau quand à elle, demeurera dans le contenant de départ.
filtration
La pulpe reste prise dans le filtre alors
que le jus passe au travers.
sédiments
10
Activité Activité Activité Activité 2222 : Les instruments de laboratoire: Les instruments de laboratoire: Les instruments de laboratoire: Les instruments de laboratoire
Précisez le nom et la fonction des vingt instruments de laboratoire représentés aux pages 10 à 14.
Aidez-vous de votre volume Univers sec.2 aux pages 237, 238, 247 et 255 au besoin.
1
Nom : _________cylindre gradué ______________
Fonction : (à quoi sert-il, quand dois-je l’utiliser?)
Sert à mesurer précisément des
volumes de liquides
2
Nom : _________Entonnoir ___________
Permet de verser un liquide dans un
contenant à embouchure étroite.
3
Nom : ______________ Bécher __________
Sert à entreposer, chauffer ou
mélanger différentes substances.
4
Nom : ______________ Spatule ___________
Permet de prendre et de verser de
petites quantités de solide en poudre
ou en granules.
11
5
Nom : ______________ Erlenmeyer _________
Même fonction que le bécher, mais permet
en plus la récupération des gaz à sa
sortie. Il suffit de la combiner à un
bouchon troué et un tube de verre.
6
Nom : _______________ Tige de verre _______
Sert à agiter différentes substances
liquides.
7
Nom : _____________ éprouvette ________
Sert à recueillir et à bien visualiser des substances en petite quantité. Permet de créer des mélanges ou des réactions à petite échelle.
8
Nom : ____________ compte-goutte _
Permet le transfert d’un liquide goutte
par goutte dans un contenant, même
s’il est très étroit (éprouvette).
12
9
Nom : ________ Flacon-laveur _______
Utiliser lors du nettoyage du matériel
de laboratoire. Sert de source d’eau
distillée.
10
Nom : ________ brosse ______
Utiliser pour le nettoyage de
contenants étroits(éprouvettes,
cylindres gradués, erlenmeyers,…)
11
Nom : _________ pince à éprouvette ___
Permet de saisir des éprouvettes de
façon sécuritaire, surtout lorsqu’elles
ont chauffées.
12
Nom : _______ support à éprouvettes __
Permet d’entreposer des éprouvettes
de façon sécuritaire.
13
13
Nom : ___________ pince universelle ___
Permet de fixer ou assembler plusieurs
éléments(éprouvette, erlenmeyer,
thermomètre,…) dans un montage de
laboratoire.
14
Nom : ____________ Pince à becher __________
Permet de saisir des béchers de façon
sécuritaire, surtout lorsqu’ils ont été
chauffés.
15
Nom : ________ brûleur à alcool ____
Permet de chauffer certaines
substances en petite quantité et à
haute température.
16
Nom : ____ verre de montre_
-Permet l’observation de petits objets
ou de substances en granules.
-Utiliser lors des tests avec l’acide.
-Permet de déposer allumettes ou
objets en flamme sans danger.
14
17
Nom : ________ thermomètre ______
Permet de mesurer la température de
différentes substances.
18
Nom : ________ plaque chauffante ______
Permet de chauffer à des niveaux variables, des substances liquides contenues dans un bécher ou une erlenmeyer.
19
a) Nom: _______ tube de verre coudé _____
b) Nom : __________ bouchon troué ____
Ensemble, ces deux objets permettent
de récupérer les substances gazeuses
à la sortie d’un contenant étroit
(éprouvette, erlenmeyer,…)
20
Nom : _________ support universel __
Combiné à des pinces universelles, il
permet l’assemblage de plusieurs
éléments dans un montage de
laboratoire.
15
ActivitéActivitéActivitéActivité 3333 :::: L’utilisation de lL’utilisation de lL’utilisation de lL’utilisation de la balance a balance a balance a balance
Partie A : Peser des objets de formes définies
Votre enseignant vous présente 20 objets à l’avant de la classe. Vous devez, en équipe
de 2, peser tous ces objets à l’aide des balances rangées dans les armoires sous vos
comptoirs de laboratoire. Dans le tableau de la page suivante, vous consignerez la
masse de chaque objet en affichant le résultat jusqu’au centième de gramme ,
accompagné de son unité de mesure! Mais avant de commencer la pesée des
objets, lisez et complétez les exemples qui suivent .
Voici quelques exemples d’erreurs d’affichage les plus fréquents :
Exemples Explications
Une masse de 3 g …
devrait s’écrire 3,00 g
La balance est précise au centième de gramme, on affiche donc les résultats jusqu’à cette position.
Une masse de 34,50 …
devrait s’écrire 34,50 g
En science, toute valeur mesurée doit être affichée avec ses unités de mesure.
Une masse de 100,024 g
devrait s’écrire 100,24 g
Une balance précise jusqu’au centième de gramme ne peut afficher un résultat au millième de gramme!
Les résultats suivants ont été mesurés à l’aide d’une balance précise au centième de
gramme près. Toutefois, tous ces résultats comportent une erreur d’affichage, à
vous de les corriger en respectant les règles du tableau ci-dessus.
a) 16,6 g devrait s’écrire 16,60 g
b) 204,56 devrait s’écrire 204,56 g
c) 23, 056 g devrait s’écrire 23,56 g
d) Huit dixièmes de gramme devrait s’écrire 0,80 g
e) Huit centièmes de gramme devrait s’écrire 0,08 g
f) 0,2 g devrait s’écrire 0,20 g
g) 21 g devrait s’écrire 21,00 g
h) 0,28 devrait s’écrire 0,28 g