Header image  
au lycée  
 
 

  1. L'eau dans notre environnement, mélanges et corps purs
    1. Rôle de l'eau dans notre environnement et notre alimentation
      1. Omniprésence de l'eau

        L'eau est présente partout autour de nous :

        • Dans notre environnement
        • Dans tous les êtres vivants
        • Dans notre nourriture


      2. Comment savoir si un produit contient de l'eau ?

        Le sulfate de cuivre anhydre est de couleur blanche.
        Au contact de l'eau, il devient bleu.

        Si un produit ne contient pas d'eau, le sulfate de cuivre anhydre ne change pas de couleur.

      3. Ces produits contiennent-ils de l’eau ?

        Produit Contient de l'eau ?
        Coca-Cola Oui
        Vinaigre Oui
        Huile de tournesol Non
        Paic Citron Oui
        Pétrole désaromatisé Non
        White Spirit Non
        Alcool à brûler Non
        Détacheur Non
        Atmosphère Oui
        Tous les liquides incolores ne sont pas de l’eau !


    2. Mélanges aqueux
      1. Mélanges homogènes et hétérogènes

        Un mélange est appelé homogène si l’on ne voit qu’un seul constituant à l’œil nu.
        Si on voit plusieurs constituants, c’est un mélange hétérogène.

        Remarque : certains mélanges peuvent sembler homogènes de loin mais sont hétérogènes de près (ex : jus d’orange).

        Exemples de mélanges :
        Eau Eau + effervescent Mélange eau + sirop + huile Mélange eau + sirop + huile agité
        Vin rosé Jus de banane Vin rouge Lait
      2. Le traitement des eaux usées.

        Activité 1 p 28


        Station d'épuration d'Engis
        1. Quel est le rôle d'une station d'épuration ?
          Le rôle d'une station d'épuration est d'assainir les eaux usées avant de le rejeter dans la nature.

        2. Qu'appelle-t-on "eaux usées" ?
          Les eaux usées sont l'ensemble des eaux recueillies par les réseaux d'évacuations (les égoûts). Ce sont les eaux provenant des toilettes, des douches, des usines et souvent aussi les eaux de pluie.

        3. Quel rôle jouent les bactéries ?
          Les bactéries sont utilisées pour digérer les impuretés dissoutes (les excréments et autres restes).
      3. Comment rendre l’eau limpide ?

        Comment faire pour rendre une eau boueuse transparente ?

        Pour rendre une eau boueuse plus propre, on peut utiliser plusieurs montages :

        La filtration

        Remarque : on n'obtient pas une eau complètement limpide.
        L'eau n'est pas potable


        La décantation

        Remarque : C'est une méthode lente, il faut attendre au moins 2 jours pour que la boue se dépose au fond dans notre expérience.


        La distillation

        Remarque : C'est une méthode qui consomme beaucoup d'énergie pour faire évaporer l'eau.
        En revanche, l'eau obtenue est limpide et potable.


        Remarque :
        Représentez la surface du liquide dans les récipients suivants :

        La surface d’un liquide est toujours horizontale sur terre.

      4. Réaliser une dissolution

        On verse une cuillère de sel dans un bécher d’eau.

        Les cristaux de sel sont-ils toujours visibles après agitation ?
        - Après agitation on ne voit plus les cristaux de sel.

        Ont-ils disparus ? Comment le vérifier ? Quel problème cela pose ?
        - La matière ne disparaît pas. Pour le vérifier, on pourrait montrer que l'eau a un goût salé, qu'elle n'avait pas avant l'ajout de sel.
        Le problème est qu'il ne faut jamais par sécurité goûter une solution en classe.

        On dissout 10g de sel dans 100g d’eau. Quelle sera la masse de la solution aqueuse une fois que le sel aura été dissout ?
        Pourquoi ?

        - Comme la matière de disparaît pas, la masse du mélange doit être la somme de la masse du sel et de la masse de l'eau, soit 110g.

        Comment le vérifier ?
        - Pour le vérifier, il suffit de peser 10g de sel, de peser 100g d'eau, de mélanger, puis de peser le mélange.

        Dissolution : C’est le fait de dissoudre un soluté (ex : le sel) dans un solvant (ex : l’eau).
        On obtient une solution.



        Il est également possible de dissoudre des gaz dans des liquides.
        (ex : l’eau gazeuse)

        Comment peut-on récupérer le gaz dissout dans une eau gazeuse ?
        On peut utiliser un montage pour récupérer le gaz par déplacement d'eau :

        Comment peut-on reconnaîre ce gaz ?

          En présence de dioxyde de carbone, l'eau de chaux se trouble

        Comment les poissons respirent-ils ?

          Le dioxygène peut aussi être dissout dans l’eau, ce qui permet aux poissons de vivre.
          Dans une eau sans dioxygène les poissons ne peuvent pas respirer et meurent.

    3. Mélanges homogènes et corps purs
      1. Qu’est-ce qu’un corps pur ?
      2. Un corps pur est un produit (solide, liquide ou gaz) ne contenant qu’une seule espèce chimique.

      3. L’eau minérale est-elle un corps pur ?
        1. Quels sont les principaux produits dissouts dans les eaux minérales ?
        2. Les principaux produits dissouts dans les eaux minérales sont le bicarbonate, le potassium, le calium et le sodium

        3. L’eau d’Arvie contient également un produit non indiqué dans sa composition. Lequel ?
        4. L'eau d'Arvie est une eau gazeuse : elle contient aussi du dioxyde de carbone.

        5. Que reste-t-il lorsque l’on évapore totalement de l’eau minérale ?
        6. Il reste une couche blanche sur le ballon, essentiellement du calcaire. On appelle cela le résidu sec.

      4. Les colorants sont-ils des corps purs ?
      5. L’industrie alimentaire utilise des colorants (ex : dans les bonbons).
        Il est possible soit d’utiliser un seul colorant, soit de faire un mélange.

        Comment savoir si un colorant est pur ou mélangé ?

        On peut réaliser une chromatographie :


        Réalisation d'une chromatographie pour montrer qu'un colorant vert est constitué d'un colorant bleu et d'un colorant jaune.

    4. Les changement d'état de l'eau
      1. Sous quelle forme trouve-t-on l’eau sur terre ?
      2. On peut la trouver sous forme :

        Solide Liquide Gazeuse

        Classer les formes suivantes dans lesquelles on trouve l'eau en fonction de l'état dans lequel elles se trouvent : (solide, liquide ou gaz)

        Voir l'image
        Lac, rivière Buée Verglas
        Brouillard Neige Rosée
        Givre Pluie Grêle

         

        Réponse :

        Solide Liquide Gaz
        Verglas
        Neige
        Givre
        Grêle
        Lac, rivière
        Buée
        Brouillard
        Rosée
        Pluie

        La vapeur d'eau est invisible !

         

      3. Les changements d'état de l'eau
      4. Le cycle de l'eau

      5. voir l'animation

        • Le Soleil chauffe l’eau liquide de surface qui s’évapore et monte en altitude.
        • En altitude, il fait plus froid et l’eau se liquéfie pour former les nuages. Si la température est suffisamment basse, elle se solidifie.
        • Lorsque les gouttes de pluie ou les flocons sont trop gros, il tombe : il pleut ou il neige.
        • L’eau coule jusqu’aux rivières, pour la neige il faut attendre sa fonte.
        • Les rivières rejoignent les fleuves puis la mer : le cycle recommence.

         

      6. Changements d'état et de volume
      7. Je voudrais étudier la solidification de deux liquides : de l’eau et de l’huile :

        Observations :

        Lors d’une solidification, le volume de l’eau augmente et le volume de l’huile diminue.

        Eau
        solide
        Huile
        liquide
        Eau
        Liquide
        Huile
        Solide

        Conclusion :

        Lors d’un changement d’état, le volume varie.

      8. Changements d'état et masse
      9.  

        Masse initiale mesurée :
        484g

        Masse finale mesurée :
        484g

        Observation :

        La masse de la bouteille est la même avant et après solidification de l'eau

        Conclusion :

        Lors d'un changement d'état, la masse ne varie pas.

      10. La solidification de l'eau pure
        • Lorsque l’on refroidit de l’eau liquide, la température commence par diminuer rapidement.
        • Lorsque l’eau atteint 0°C, elle commence à se solidifier et la température cesse de diminuer.
        • Quand toute l’eau est solidifiée, la baisse de la température reprend rapidement.

          Lors de la solidification des liquides purs, on observe un palier durant lequel la température cesse de baisser : c’est la température de solidification du liquide, mais aussi la température de fusion du solide.

          fichier de TP
          Correction du TP

        L’eau salée gèle-t-elle à la même température que l’eau pure ?

        L’eau salée peut rester liquide à des température bien inférieures à 0°C.
        C’est la raison pour laquelle on dépose du sel sur les routes en hiver : cela peut faire fondre le verglas.

      11. Les grandeurs physiques associées au changements d’états de l’eau
        • Température de fusion ou de solidification de l’eau pure : 0°C.
        • Température de vaporisation ou de liquéfaction de l’eau pure, appelée également température d’ébullition : 100 °C.
        • Comment mesurer la masse d’un litre d’eau ?
          1. Allumer une balance et attendre que "0" s'affiche.
          2. Poser une éprouvette graduée de 250mL sur la balance et appuyer sur "tare", la balance doit afficher de nouveau "0". Si le bouton ne fonctionne plus, noter la masse de l'éprouvette.
          3. Remplir l'éprouvette d'eau jusqu'à la marque "250".
          4. Si l'on a appuyé sur le bouton "tare", la masse indiquée correspond à la masse de 250 mL d'eau. Sinon, il faut retrancher la masse de l'éprouvette.
          5. Comme il faut quatre fois 250 mL pour obtenir un litre, multiplier la masse d'eau mesurée par 4 pour avoir la masse d'un litre d'eau.

          Expérimentalement, la masse d'un litre d'eau est environ 1 kg.

      12. Coïncidences ?
      13. L’eau bout à 100°C et se solidifie à 0°C.
        - Un litre d’eau a une masse de 1 kg.
        - Un litre vaut 1 dm3.
        - Le périmètre de la Terre est de 40 000 km.
        - Une journée vaut exactement 24 heures.

        Pourquoi ces valeurs tombent juste ? Coïncidence ?
        Pour le savoir, lisons le document suivant.

        1. Quel est l'avantage de mesurer en pieds ou en pouces ? Quels sont les inconvénients ?
        2. Utiliser des parties du corps pour mesurer des longueurs est en usage depuis longtemps : on n'a pas toujours un mètre ou une règle sur soi. On a en revanche toujours à notre disposition nos pouces ou nos pieds !
          Le problème de cette méthode est que la taille des parties du corps varient d'une personne à l'autre, comment savoir alors ce que représente "50 pouces" ?
        3. Pourquoi avoir défini des unités officielles ?
        4. En définissant des unités dont la mesure est claire pour tout le monde, cela permet de ne plus avoir de problème de conversion. Maintenant "20 cm" représentent la même longueur pour toute personne utilisant le Système International.
        5. Quel est l'avantage du système décimal ?
        6. Le système décimal permet de réaliser facilement des conversions entre les unités.
          Exemple : 186 cm = 1,86 m
          En revanche dans le système anglo-saxon, 25 pouces = 2x12 + 1 = 2 pieds et 1 pouce = 2 + (1/12) pieds, pas facile...


      14. Conversions de volumes
      15. Lorsque l’on parle de volume, on peut utiliser deux unités : les mètres cubes (m3) et les litres (L).

        Tableau de conversion :

        Une bouteille de sirop contre la toux a un volume de 150 mL, convertir en L.
        Dans une recette, on nous recommande de prendre 15 cL d'huile, convertir en cm3.
        Un moteur de scooter a une cylindrée de 50 cm3, convertir en dm3.
        Le cerveau humain a un volume moyen de 1,5 L, convertir en cm3.
        150 mL = 0,15 L
        15 cL = 150 cm3
        50 cm3 = 0,05 dm3
        1,5 L = 1500 cm3
        m3 dm3 cm3 mm3
        kL hL daL L dL cL mL µL












        0,

        0,
        1
        1
        1
        0
        5
        5
        5
        5
        0
        0
        0
        0
        0










      16. Distinction masse - volume
      17. Certains liquides peuvent se mélanger à l’eau, comme l’alcool.
        On dit qu’ils sont miscibles. Le mélange sera homogène.

        D’autres liquides ne peuvent pas se mélanger à l’eau. On dit qu’ils sont non miscibles. Le mélange sera hétérogène.
        Ex : l'huile.

        On dispose de certains liquides non miscibles avec l’eau et on voudrait deviner si le liquide va se retrouver au-dessus ou en-dessous, sans faire l’expérience
        Comment y arriver avec une balance et une éprouvette ?

        Lorsque l'on mélange de l'huile et de l'eau ensemble, on constate que c'est toujours l'eau qui est en dessous. La masse mesurée d'environ 250mL d'eau est 237g. La masse mesurée du même volume d'huile est 224g.


        On peut donc en déduire que pour un même volume, le liquide qui aura la masse la plus élevée sera en-dessous, le liquide ayant la masse la plus faible sera au-dessus.