Fiche d'activités
Cette page reproduit les travaux que j'ai pu réaliser avec mes élèves de collège. Elles sont libres de droit et vous pouvez les utiliser comme bon vous semble. Par contre , je serai heureux, ami visiteur, si vous m'adressez un petit bonjour par mail et si vous me faîtes connaître vos commentaires et vos idées.
Problème 1: A quoi est due la transformation des métaux dans l'air? (Fiche précédente)
Problème 2: Les métaux peuvent-ils brûler? (Cette fiche)
Problème 3: Peut-on brûler sans risque les matériaux d'emballage? (Fiche suivante)
Contact: vos remarques ou suggestions.
Réactions de quelques matériaux avec l'air (suite).
Les métaux peuvent-ils brûler? - En respectant les règles de sécurité, faire brûler dans l'air de faibles quantités de métaux divisés (fer, cuivre, zinc, aluminium) - Faire brûler un fil de fer dans le dioxygène pur. -Faire des mesures de masse lors d'une combustion de laine de fer dans l'air.
Les métaux peuvent-ils brûler?
- En respectant les règles de sécurité, faire brûler dans l'air de faibles quantités de métaux divisés (fer, cuivre, zinc, aluminium)
- Faire brûler un fil de fer dans le dioxygène pur.
-Faire des mesures de masse lors d'une combustion de laine de fer dans l'air.
Réactions exoénergétiques de métaux avec le dioxygène. Influence du l'état de division du métal sur sa facilité de combustion . Conservation de la masse au cours d'une réaction chimique. Formule des oxydes ZnO, CuO, Al2O3 et Fe3O4. Equations-bilans des réactions d'oxydation du zinc, du cuivre, de l'aluminium et du fer. Conservation des atomes.
Réactions exoénergétiques de métaux avec le dioxygène. Influence du l'état de division du métal sur sa facilité de combustion . Conservation de la masse au cours d'une réaction chimique. Formule des oxydes ZnO, CuO, Al2O3 et Fe3O4. Equations-bilans des réactions d'oxydation du zinc, du cuivre, de l'aluminium et du fer.
Conservation des atomes.
Interpréter la combustion des métaux divisés dans l'air comme une réaction avec le dioxygène. Savoir que la masse est conservée au cours d'une réaction chimique. Savoir que lors d'une réaction chimique les atomes se conservent. Connaître les symboles Fe, Cu, Zn et Al. Interpréter les équations -bialns d'oxydation du zinc, du cuivre et de l'aluminium en termes de conservation d'atomes..
Interpréter la combustion des métaux divisés dans l'air comme une réaction avec le dioxygène. Savoir que la masse est conservée au cours d'une réaction chimique.
Savoir que lors d'une réaction chimique les atomes se conservent.
Connaître les symboles Fe, Cu, Zn et Al.
Interpréter les équations -bialns d'oxydation du zinc, du cuivre et de l'aluminium en termes de conservation d'atomes..
Problème 2: Les métaux peuvent-ils brûler?
Activité 1: Action d'une flammme sur un fil de fer
Travail par petits groupes: Essayer de faire brûler un fil de fer avec la flamme du bec bunsen. Noter tout ce qui a été observé.
Matériel: fil de fer, bec bunsen, pince en bois, briquet
Mis en commun des observations et mise à jour des notes prises sur le cahier
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Activité 2: Action d'une flammme sur la laine d'acier
Travail par petits groupes: Essayer de faire brûler de la laine d'acier avec la flamme du bec bunsen. Noter tout ce qui a été observé.
Matériel: laine d'acier, bec bunsen, pince en bois, briquet, carreau de céramique pour récupérer ce qui tombe
Activité 3: Action d'une flammme sur la limaille de fer
Travail par petits groupes: Pencher la flamme du bec bunsen et laisser tomber une pincée de limaille de fer au-dessus de la flamme. Noter tout ce qui a été observé.
Matériel: limaille de fer, bec bunsen, pince en bois, briquet, carreau de céramique pour récupérer ce qui tombe
Commentaires:
Le fil de fer ne rougit que lorsqu'il est dans la flamme. En dehors de la flamme, il refroidit très vite. Par contre, la partie brûlée a changé de couleur. Les élèves sont surpris par la combustion de la laine d'acier mais constatent très vite que la combustion ne se fait qu'une fois. Ils constatent aussi un changement de couleur de la partie brûlée. Cette observation se confirme pour la limaille de fer. Celle-ci parait brûler plusieurs fois, mais certains pensent que tout la limaille n'est pas brûlée au cours du premier passage.
Une fois passé dans la flamme, le fer a donc changé car il n'a plus les mêmes propriétés. Deux questions: Pourquoi le fil de fer réagit-il moins à la flamme? Que s'est-il passé? Le problème des quantités est alors évoqué: enfines particules, le fer brûle mieux. Enfin, en faisant le parallèle avec la combustion du fusain (voir programlme de 4ème), l'action du dioxygène de l'air et la formation d'un oxyde de fer sont évoqués.
On aboutit donc à une hypothèse à vérifier: Au cours de la combustion, on peut penser que le fer réagit avec le dioxygène pour donner un oxyde de fer.
Activité 4: Action d'une flammme sur un fil de cuivre
Travail par petits groupes: Essayer de faire brûler un fil de cuivre avec la flamme du bec bunsen. Noter tout ce qui a été observé.
Matériel: fil de cuivre, bec bunsen, pince en bois, briquet
Activité 5: Action d'une flammme sur un fil d'aluminium.
Matériel: fil d'aluminium, bec bunsen, pince en bois, briquet
On retrouve ici des observations faites sur le fil de fer, en particulier le changement de couleur. Mais en plus, on peut remarquer la tendance à la fusion de ces deux métaux et en particulier celle de l'aluminium dont le fil pend dans la flamme. Les élèves se rappellent alors la travail effectué précédemment (problème 1 activité 4): l'aluminium fondu est enveloppé d'une couche d'oxyde (alumine) imperméable. Je n'ai pas essayé la poudre d'aluminium, merci de me faire connaître vos initiatives sur ce sujet.
Activité 6 :Combustion du fil de fer dans le dioxygène pur.
Hypothèse à vérifier: Au cours de la combustion, le fer se combine avec le dioxygène de l'air.
Conséquences vérifiables: Si le fer se combine avec le dioxygène de l'air, alors sa combustion doit être plus vive dans le dioxygène pur.
Expérience à réaliser: Plonger un fil de fer dont la combustion sera commencée dans un flacon contenant du dioxygène pur. Pour maintenir la combustion, on place au bout du fil de fer un petit tampon de laine d'acier incandescent. J'avias pris la précaution de faire mettre un peu de sable au fond du col droit, avant d'y introduire le dioxygène par poussée d'air.
Sur le cahier: Schéma, décrire les résultats obtenus et les commenter.
Résultats obtenus:
1- La combustion devient vive. Commentaire: Le fer a besoin du dioxygène pour brûler.
2- Le fil de fer diminue. Commentaire: Au cours de la combustion, le fer est consommé
3- La combustion s'arrête au bout d'une vingtaine de secondes. Commentaire: Au cours de la combustion, le dioxygène est consommé.
4- Des gouttes en fusion tombent au fond du récipient, une fois refroidies, la couleur est gris sombre. Commentaire: Il s'est formé un produit nouveau.
Bilan:
Au cours de la combustion, le fer et le dioxygène se combinent pour donner un produit nouveau, appelé oxyde magnétique de fer. Le zinc, le cuivre et l'aluminium brûlent aussi en donnant des oxydes métalliques
Activité 7 :Equations-bilans des réactions de combustion
Travail par petits groupes
Matériel: Manuel, modèles atomiques
Travail à réaliser:
- Chercher la formule des corps suivants: Fer, cuivre, zinc, aluminium, dioxygène, oxyde magnétique de fer, oxyde de cuivre, oxyde de zinc, oxyde d'aluminium (alumine).
- Observer l'équation-bilan suivante: Quels sont les réactifs et les produits. Vérifier avec les modèles qu'elle est bien équilibrée.
- Combien d'atomes de fer ont été utilisés dans cet équilibre? Combien y a-t-il de molécules de dioxygène? De quels atomes est composée la formule de l'oxyde magnétique de fer.
- En vous aidant si nécessaire des modèles atomiques, trouver les équations-bilans des combustions du zinc, du cuivre et de l'aluminium.
Bilans:
Combustion du fer:
Fer + Dioxygène ----> Oxyde magnétique de fer
Equation-bilan: 3Fe + 2O2 ----> Fe3O4
Combustion du zinc:
Zinc + Dioxygène ----> Oxyde de zinc
Equation-bilan: 2 Zn + O2 ----> 2 ZnO
Combustion du cuivre:
Cuivre + Dioxygène ----> Oxyde de cuivre
Equation-bilan: 2 Cu + O2 ----> 2CuO
Combustion de l'aluminium:
Aluminium + Dioxygène ----> Oxyded'aluminium (Alumine)
Equation-bilan: 4 Al + 3O2 ----> 2 Al2O3
Au cours d'une réaction chimique, il y a conservation des atomes.
Activité 8: Oxydation et masse des réactifs.
Hypothèse à vérifier: La combustion du fer donne un oxyde de fer.
Conséquences vérifiables: Si le fer se combine avec le dioxygène pour donner un oxyde de fer, la masse du produit doit être plus grande que la masse fer utilisée.
1- Ecris l’équation-bilan de cette réaction 2- Quelle est la nature du corps présent dans la coupelle avant la réaction 3- Quelle est la nature de la substance présente dans la coupelle après la réaction ? 4- Avec combien d’atomes d’oxygène se lient 3 atomes de fer lors de la combustion ? 5- Comment expliquer la variation de masse lors de la réaction ? 6- Quelle est la masse de dioxygène qui a réagi avec le fer dans cette réaction ?
1- Ecris l’équation-bilan de cette réaction
2- Quelle est la nature du corps présent dans la coupelle avant la réaction
3- Quelle est la nature de la substance présente dans la coupelle après la réaction ?
4- Avec combien d’atomes d’oxygène se lient 3 atomes de fer lors de la combustion ?
5- Comment expliquer la variation de masse lors de la réaction ?
6- Quelle est la masse de dioxygène qui a réagi avec le fer dans cette réaction ?
Au cours d'une combstion, il y a conservation de la masse des réactifs qui entrent en jeu.