Karamö, le prof virtuelLeçon 12 sur 16
Les réactions chimiques
Je sais reconnaître une réaction chimique, nommer ses réactifs et ses produits, et écrire son bilan en mots.
- 50 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Distinguer une transformation physique d'une transformation chimique
- Définir réactifs, produits et réaction chimique
- Reconnaître les signes d'une réaction (gaz, couleur, chaleur, lumière, solide)
- Écrire le bilan d'une réaction et l'interpréter avec les atomes
Avant de commencer : Corps purs, corps simples et composés, atome, molécule, symboles et formules (leçons précédentes).
1Je découvre
Un matin, à Faranah, Mamadou observe les transformations autour de lui. Sa mère allume le fourneau : le charbon de bois rougit et disparaît peu à peu en ne laissant qu'un peu de cendre. Sur l'étal, un vieux clou oublié sous la pluie s'est couvert de rouille brune. Sa sœur Hawa verse du vinaigre sur une coquille d'escargot pour une expérience : de petites bulles apparaissent. Pendant ce temps, un glaçon fond dans un verre de jus.
Mamadou se demande si toutes ces transformations sont du même type. Le glaçon fondu peut redevenir glaçon au congélateur. Mais la cendre peut-elle redevenir du charbon ? La rouille peut-elle redevenir un clou brillant ?
Qu'est-ce qu'une réaction chimique, et comment la reconnaître ?
2Je comprends
1. Transformation physique et transformation chimique
Une transformation physique modifie l'état ou la forme d'une substance, mais la substance reste la même. Exemples : la fusion de la glace, l'évaporation de l'eau, la dissolution du sucre, le broyage du maïs. Les molécules restent les mêmes.
Une transformation chimique (ou réaction chimique) fait disparaître certaines substances et apparaître de nouvelles substances, aux propriétés différentes. Exemples : la combustion du charbon, la formation de la rouille, la cuisson d'un œuf, la fermentation du jus.
- La substance reste la même
- Les molécules ne changent pas
- Glace qui fond, sucre qui se dissout
- Souvent facile à inverser
- De nouvelles substances apparaissent
- Les atomes se réarrangent
- Charbon qui brûle, fer qui rouille
- En général difficile à inverser
2. Réactifs et produits
Dans une réaction chimique :
- les réactifs sont les substances qui disparaissent (elles sont consommées) ;
- les produits sont les substances qui apparaissent (elles sont formées).
On résume la réaction par un bilan :
réactifs → produits
La flèche se lit « donnent » ou « se transforment en ». Le signe + se lit « et ».
3. Les signes d'une réaction chimique
Plusieurs indices montrent qu'une réaction chimique a lieu :
- un gaz se dégage (bulles, effervescence) ;
- la couleur change (le fer gris devient rouille brune) ;
- de la chaleur est dégagée ou absorbée (le fourneau chauffe) ;
- de la lumière est émise (flamme, incandescence) ;
- un solide apparaît dans un liquide (on l'appelle un précipité) ;
- une odeur nouvelle apparaît.
Ces signes sont des indices, pas des preuves. Seule la mise en évidence d'une nouvelle substance (par un test) prouve qu'il y a eu réaction chimique.
4. Des réactions à connaître
La combustion du carbone. Le charbon de bois est surtout formé de carbone. Il brûle dans le dioxygène de l'air en rougeoyant. Le gaz formé trouble l'eau de chaux : c'est le dioxyde de carbone.
carbone + dioxygène → dioxyde de carbone
C + O2 → CO2
La réaction du fer et du soufre. On mélange de la poudre de fer et de la poudre de soufre, puis on chauffe une extrémité avec une tige métallique chauffée au rouge. Une incandescence se propage dans tout le mélange, même sans continuer à chauffer. On obtient un solide gris-noir que l'aimant n'attire plus : le sulfure de fer.
fer + soufre → sulfure de fer
Fe + S → FeS
La combustion du butane (gaz des bouteilles de cuisine). Elle produit du dioxyde de carbone (qui trouble l'eau de chaux) et de l'eau (buée qui bleuit le sulfate de cuivre anhydre).
butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau
L'action du vinaigre sur le calcaire (coquille, craie). Il se forme une effervescence : le gaz dégagé trouble l'eau de chaux, c'est du dioxyde de carbone.
La formation de la rouille. Le fer, en présence d'eau et de dioxygène de l'air, se transforme lentement en rouille (un oxyde de fer). C'est une réaction lente, contrairement à une combustion, qui est rapide.
- 1J'observe l'état initial : quelles substances sont présentes (réactifs possibles) ?
- 2Je note les signes pendant la transformation : gaz, chaleur, lumière, couleur, solide
- 3J'identifie les substances de l'état final par des tests (eau de chaux, sulfate de cuivre anhydre…)
- 4Une substance nouvelle est apparue : c'est une réaction chimique
- 5J'écris le bilan : réactifs → produits
5. Deux tests à connaître
| Substance à identifier | Test | Résultat positif |
|---|---|---|
| Dioxyde de carbone | on fait barboter le gaz dans l'eau de chaux | l'eau de chaux se trouble (devient blanchâtre) |
| Eau | on met le liquide sur du sulfate de cuivre anhydre | la poudre blanche devient bleue |
| Dioxygène | bûchette incandescente | elle se rallume |
| Dihydrogène | flamme | petite détonation |
6. Interprétation avec les atomes
Au cours d'une réaction chimique, les molécules (ou les assemblages d'atomes) des réactifs se cassent et les atomes se réarrangent pour former les produits. Aucun atome n'est créé ni détruit : on retrouve dans les produits les mêmes atomes, en même nombre, que dans les réactifs.
Dans C + O2 → CO2 : à gauche, 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène ; à droite, 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène. Les atomes se sont seulement regroupés autrement.
Méthode
Pour écrire le bilan d'une réaction chimique :
- Je repère les substances qui disparaissent : ce sont les réactifs.
- Je repère les substances qui apparaissent : ce sont les produits.
- J'écris les réactifs à gauche, séparés par +, puis une flèche, puis les produits.
- Je ne mets jamais dans le bilan une substance qui ne réagit pas (par exemple le diazote de l'air).
Exemple
Dans un bocal fermé contenant de l'air, on brûle un morceau de charbon. La combustion s'arrête au bout d'un moment. On verse de l'eau de chaux : elle se trouble. Interpréter.
Réactifs : le carbone (le charbon disparaît) et le dioxygène de l'air.
Produit : le dioxyde de carbone (il trouble l'eau de chaux).
Bilan : carbone + dioxygène → dioxyde de carbone.
La combustion s'arrête quand il n'y a plus assez de dioxygène dans le bocal.
Le diazote de l'air ne réagit pas : il n'apparaît pas dans le bilan.
Exemple
Transformation physique ou chimique ? a) le beurre de karité qui fond au soleil ; b) le lait qui caille ; c) le sel qui se dissout dans l'eau ; d) une allumette qui brûle.
a) Physique : le beurre passe de l'état solide à l'état liquide, c'est toujours du beurre de karité.
b) Chimique : de nouvelles substances se forment (le lait devient acide, épais et change de goût).
c) Physique : c'est une dissolution ; on récupère le sel par évaporation.
d) Chimique : combustion, avec flamme, chaleur et formation de gaz et de cendre.
7. Réactions et énergie
Beaucoup de réactions dégagent de la chaleur : les combustions (bois, charbon, butane) servent à cuisiner et à produire de l'énergie. D'autres ont besoin d'être chauffées en permanence pour se poursuivre, comme la décomposition du sucre. Certaines ont besoin d'être « lancées » par un peu de chaleur, puis continuent seules : c'est le cas de la réaction du fer et du soufre ou de l'allumage du charbon.
3Je retiens
Je retiens
Transformation physique : la substance reste la même (changement d'état, dissolution).
Réaction chimique : des réactifs disparaissent et des produits nouveaux apparaissent.
Bilan : réactifs → produits (le + se lit « et », la flèche « donnent »).
Signes : gaz, changement de couleur, chaleur, lumière, précipité, odeur ; la preuve est un test.
Le dioxyde de carbone trouble l'eau de chaux ; l'eau bleuit le sulfate de cuivre anhydre.
C + O₂ → CO₂ ; Fe + S → FeS.
Au cours d'une réaction, les atomes se réarrangent ; aucun atome n'est créé ni détruit.
4Erreurs fréquentes
- Croire qu'une dissolution ou une fusion est une réaction chimique : aucune nouvelle substance n'apparaît, c'est une transformation physique.
- Mettre dans le bilan une substance qui ne réagit pas (le diazote de l'air) ou oublier un réactif invisible comme le dioxygène.
- Penser que les réactifs « disparaissent complètement » de la matière : leurs atomes se retrouvent dans les produits.
- Confondre les tests : l'eau de chaux sert au dioxyde de carbone, le sulfate de cuivre anhydre sert à l'eau.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Classe en transformations physiques ou chimiques : l'eau qui gèle ; le bois qui brûle ; le sucre qui se dissout ; le fer qui rouille ; le jus de fruit qui fermente ; le maïs qu'on moud.
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Physiques : l'eau qui gèle, le sucre qui se dissout, le maïs qu'on moud. Chimiques : le bois qui brûle, le fer qui rouille, le jus qui fermente (de nouvelles substances apparaissent).
2Exercice 2
Lors de la combustion du charbon de bois :
a) Nomme les réactifs et le produit.
b) Comment identifie-t-on le produit ?
c) Écris le bilan en mots, puis avec les formules.
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a) Réactifs : le carbone et le dioxygène de l'air. Produit : le dioxyde de carbone.
b) On fait barboter le gaz dans l'eau de chaux : elle se trouble.
c) carbone + dioxygène → dioxyde de carbone ; C + O2 → CO2.
3Exercice 3
Kadiatou chauffe un mélange de fer et de soufre. Elle arrête de chauffer dès que l'incandescence apparaît : la réaction continue seule.
a) Quels sont les réactifs ? Quel est le produit ?
b) Quelle expérience simple montre que le produit est une nouvelle substance ?
c) La réaction dégage-t-elle de la chaleur ? Justifie.
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a) Réactifs : le fer et le soufre. Produit : le sulfure de fer.
b) On approche un aimant : le produit n'est pas attiré, alors que le fer l'était. Le produit a des propriétés nouvelles : c'est une nouvelle substance.
c) Oui : elle continue seule sans qu'on chauffe, et l'incandescence montre qu'elle produit de la chaleur et de la lumière.
4Exercice 4
Quand on brûle du butane, on observe de la buée sur une vitre froide placée au-dessus de la flamme, et un gaz qui trouble l'eau de chaux.
a) Nomme les deux produits.
b) Quel test prouve que la buée est de l'eau ?
c) Écris le bilan en mots.
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a) L'eau et le dioxyde de carbone.
b) On dépose la buée sur du sulfate de cuivre anhydre : il devient bleu.
c) butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau.
5Exercice 5
(Synthèse) Vérifie la conservation des atomes dans les bilans suivants en comptant les atomes de chaque élément de part et d'autre de la flèche : a) C + O2 → CO2 ; b) Fe + S → FeS ; c) CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O.
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a) À gauche : 1 C, 2 O. À droite : 1 C, 2 O. Conservé.
b) À gauche : 1 Fe, 1 S. À droite : 1 Fe, 1 S. Conservé.
c) À gauche : C : 1 ; H : 4 ; O : 2 × 2 = 4. À droite : C : 1 ; H : 2 × 2 = 4 ; O : 2 + 2 × 1 = 4. Conservé : chaque élément a le même nombre d'atomes des deux côtés.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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