Sommaire
Préface
7
Avant-Propos
9
LES TEXTES OFFICIELS Le programme de physique-chimie au collège
15
introduction au programme de chimie en 5e Progression
thème 1 : l’eau dans notre environnement Les instructions officielles A0 - Évaluation diagnostique : vérification des connaissances sur l’eau A1 - Étude documentaire : l’importance de l’eau A2 - A ctivités expérimentales : test de l ’ eau , sa détection dans les liquides alimentaires A3 - Thème de convergence météorologie et climatologie : cycle de l’eau A4 - Histoire des sciences : la météorologie et la climatologie A5 - Évaluation générale thème 2 : l’eau solvant Les instructions officielles B1 - Activités expérimentales : solubilité de substances solides dans l’eau B2 - Activités expérimentales : les mélanges de liquides B3 - Fiche méthode : mesures de masses, unités B4 - Fiche méthode : mesures de volumes de liquides, unités B5 - Activités expérimentales : mesure de masses au cours d’un mélange B6 - Activités expérimentales : deux méthodes de séparation des constituants d’un mélange B7 - Étude de documents : les marais salants B8 - Thèmes de convergence environnement et développement durable : la pollution maritime B9 - Évaluation générale thème 3 : les mélanges aqueux Les instructions officielles C1 - Démarche d’investigation : comment nettoyer une eau sale ? C2 - Activités expérimentales : décantation et filtration C3 - Activités expérimentales : gaz dissous dans une boisson C4 - Thème de convergence : la production d’eau potable C5 - Thème de convergence : l’épuration des eaux usées C6 - Histoire des sciences : la découverte du gaz carbonique C7 - Évaluation générale 11
25 30 35 36 38 41 43 45 47 49 50 54 56 58 60 62 64 66 68 71 72 74 76 79 82 84 86
Sommaire
thème 4 : Les mélanges homogènes et les corps purs Les instructions officielles D1 - Expériences : solides dissous dans l’eau D2 - Activités expérimentales : distillation d’une eau minérale D3 - Fiche méthode : séparation des constituants d’un mélange homogène par chromatographie D4 - T hème de convergence environnement et développement durable : les colorants alimentaires D5 - Évaluation générale thème 5 : les changements d’état de l’eau, approche phénoménologique Les instructions officielles E1 - Activités expérimentales : la solidification de l’eau E2 - Activités expérimentales : la fusion de la glace E3 - Expériences : l’ébullition de l’eau E4 - Activités expérimentales : l’ébullition de l’eau sous pression réduite E5 - Histoire des sciences : histoire de la pression atmosphérique E6 - Évaluation des capacités expérimentales : mesure de la masse d’un litre d’eau E7 - Évaluation générale introduction au programme de chimie en 4e Progression thème 1 : lacomposition de l’air Les instructions officielles A0 - Évaluation diagnostique : vérification des connaissances de chimie A1 - Étude documentaire : l’atmosphère terrestre A2 - Histoire des sciences : la découverte de la composition de l’air A3 - Étude documentaire : distinguer gaz et fumée A4 - Thème de convergence sécurité : la pollution atmosphérique A5 - Thème de convergence santé : les effets de la pollution atmosphérique sur la santé A6 - Évaluation générale
12
89 90 92 94 96 98
101 104 106 109 112 115 117 120 123 128 131 132 133 135 137 139 142 144
Sommaire
thème 2 : volume et masse de l’air Les instructions officielles B1 - Exemple de démarche d’investigation : mesure de la masse d’un litre d’air B2 - Activités expérimentales : compressibilité de l’air B3 - Activités expérimentales : caractère pesant de l’air B4 - t h è m e d e c o n v e r g e n c e m é t é o r o l o g i e e t c l i m a t o l o g i e : l a p r e s s i o n atmosphérique B5 - Thème de convergence météorologie et climatologie : le vent B6 - Évaluation générale B7 - Évaluation expérimentale : caractère pesant de l’air thème 3 : une description moléculaire pour comprendre Les instructions officielles C1 - Fiche méthode : représenter des molécules dans les trois états de la matière C2 - Activités expérimentales : l’air est compressible, l’eau ne l’est pas : pourquoi ? C3 - Expériences : mesure de masses C4 - Histoire des sciences : de l’évolution du modèle moléculaire à la réalité de la molécule C5 - Évaluation expérimentale : mesure de masse au cours d’une dissolution C6 - Évaluation générale thème 4 : lES COMBUSTIONS Les instructions officielles D1 - Exemple de démarche d’investigation : la combustion du carbone D2 - Activités expérimentales : la combustion du carbone est une transformation chimique D3 - Activités expérimentales : une autre transformation chimique : la combustion du butane D4 - Thème de convergence sécurité : quelques dangers des combustions D5 - T hème de convergence santé : le risque d ’ intoxication au monoxyde de carbone D6 - Thème de convergence santé : la toxicité de la fumée de tabac D7 - Thème de convergence environnement et développement durable : l’effet de serre D8 - T hème de convergence énergie : l ’ énergie calorifique apportée par les combustions D9 - Évaluation expérimentale : une transformation chimique : la combustion de la bougie D10 - Évaluation générale
13
147 148 150 151 152 155 158 160 163 165 167 169 172 174 177 179 181 183 186 189 190 191 193 194 195 198
L’eau dans notre environnement
4. L’eau dans l’industrie La consommation d’eau est très importante dans certaines industries. Il faut par exemple 250 l d’eau pour produire 1 kg de papier. La fabrication d’1 kg de sucre à partir de la betterave consomme 80 l d’eau. 10 l d’eau sont nécessaires à la fabrication d’1 l de bière. Il faut 250 l d’eau pour produire 1 kg d’acier. Qui penserait que 35 000 l d’eau sont utilisés pour fabriquer une automobile ? Sans oublier le rôle de l’eau dans la production de notre énergie… Doc. 4. - L’industrie a besoin d’eau.
Questions Pour répondre aux questions en italique, effectuez une recherche au CDI ou sur Internet. 1) Quel est le volume d’eau nécessaire à la fabrication d’1 kg de papier ? 2) Combien de litres de bière pourra-t-on fabriquer si on dispose de 1 m3 d’eau ? 3) En montagne, sur certains fleuves, sont installées des usines qui produisent de l’énergie électrique en utilisant l’eau comme source d’énergie. Quel nom donne-t-on à ces usines ? 4) Il existe en France une usine qui produit de l’énergie électrique en utilisant l’énergie des marées. Quel nom donne-t-on à cette usine ? Sur quelle rivière est-elle installée ? 5. L’eau dans les activités domestiques et les loisirs On estime que chaque Français consomme en moyenne 200 l d’eau par jour pour la toilette, la lessive, la vaisselle (doc. 5)… L’eau est également source de loisirs : la natation, la pêche, le ski, la plongée sont autant d’activités qui ne pourraient être pratiquées sans eau. Questions
Doc. 5. - Il faut la faire !
Pour répondre aux questions en italique, effectuez une recherche au CDI ou sur Internet. 1) Citez deux sports pratiqués sur l’eau. 2) Calculez la consommation moyenne journalière en eau d’une ville de 50 000 habitants. 3) L’eau est un bien précieux qu’il faut économiser. Proposez trois mesures simples pour économiser l’eau. 40
L’eau dans notre environnement
A2 - Activités expérimentales : TEST DE RECONNAISSANCE DE L’EAU, SA DÉTECTION DANS LES LIQUIDES ALIMENTAIRES Objectifs Découvrir expérimentalement le test de reconnaissance de l’eau. Utiliser ce test pour montrer la présence d’eau dans des liquides. expériences Matériel - Un bec électrique - Un tube à essais - Une pince en bois - Du sulfate de cuivre (II), bleu (hydraté) - Deux soucoupes - Une pipette simple - De l’eau - Des flacons avec compte-gouttes contenant de l’huile, du lait, du jus de fruit, du sirop - Une spatule ! Le port de lunettes de sécurité est obligatoire ! Protocoles Branchez le bec électrique.
! La cheminée en porcelaine devient très chaude, la température au-dessus du bec pouvant atteindre 700 °C. a) Préparation du sulfate de cuivre anhydre Une soucoupe contient du sulfate de cuivre (doc. 1). • Quel est l’état physique du sulfate de cuivre ? Doc. 1. - Du sulfate de cuivre bleu. ........................................................................ • Quelle est la couleur du sulfate de cuivre ? ........................................................................ Sulfate de À l’aide d’une spatule, introduisez du sulfate de cuivre dans le tube à cuivre essais sur une hauteur d’environ 1 cm. Tenez le tube à essais à l’aide de la pince en bois. Chauffez le fond du tube à essais (doc. 2). bec • Quelle est maintenant la couleur du sulfate de cuivre ? électrique ........................................................................ • Qu’observez-vous sur les parois du tube à essais ? ........................................................................ Doc. 2. - La déshydratation du sulfate de cuivre bleu.
Conclusion On obtient du sulfate de cuivre anhydre en déshydratant du sulfate de cuivre bleu.
41