V VIDYALAYA · Soutien scolaire
Physique-Chimie4eOrganisation et transformations de la matiereExercices + corrigé

Conservation de la masse — Exercices

Système fermé, système ouvert, masse inconnue, raisonnement. Corrigé en fin de fiche.
⏱ ~20 min✎ Calculatrice autorisée
1Application directe/ 3 pts
Du fer réagit avec du soufre dans un tube fermé pour former du sulfure de fer.
  1. La masse de fer est $5{,}6\text{ g}$ et la masse de soufre est $3{,}2\text{ g}$. Calculer la masse de sulfure de fer formé.
  2. Un élève trouve $2{,}4\text{ g}$ de sulfure de fer. Quelle erreur a-t-il commise ?
2Système fermé — combustion d'une bougie/ 4 pts
On place une bougie de masse $20\text{ g}$ dans un bocal hermétique de masse $180\text{ g}$, contenant de l'air de masse $6\text{ g}$. On allume la bougie jusqu'à extinction spontanée.
  1. Quelle est la masse totale du système avant la combustion ?
  2. Quelle est la masse totale du système après la combustion ? Justifier.
  3. Si l'expérience est réalisée dans un bocal ouvert, la masse du résidu solide de bougie semble bien inférieure à $20\text{ g}$. La loi de Lavoisier est-elle violée ? Expliquer.
3Plusieurs réactifs et produits/ 3 pts
On mélange une solution A de masse $120\text{ g}$ avec une solution B de masse $80\text{ g}$ dans un flacon hermétique. Il se forme un précipité blanc de masse $45\text{ g}$ et une solution incolore C.
  1. Quelle est la masse totale des réactifs ?
  2. Calculer la masse de la solution C.
4Problème — La rouille/ 5 pts
Une plaque de fer de masse $150\text{ g}$ est laissée à l'air humide. Après plusieurs jours, la plaque couverte de rouille a une masse de $153{,}6\text{ g}$.
  1. La masse de la plaque a-t-elle augmenté ou diminué ? De combien ?
  2. Ce résultat contredit-il la loi de Lavoisier ? Expliquer en précisant quels sont les réactifs de cette transformation.
  3. Quelle est la masse de matière provenant de l'air qui s'est combinée au fer ?
Corrigé détaillé
1Application directe
a) \(m_{\text{sulfure de fer}} = m_{\text{fer}} + m_{\text{soufre}} = 5{,}6 + 3{,}2 =\) \(8{,}8\text{ g}\)
b) \(\text{L'élève a calculé } 5{,}6 - 3{,}2 = 2{,}4\text{ g au lieu d'additionner les réactifs.}\) \(\text{Erreur : d'après la loi de Lavoisier, les masses des réactifs s'additionnent pour donner la masse des produits.}\)
2Système fermé — combustion d'une bougie
a) \(m_{\text{total}} = m_{\text{bocal}} + m_{\text{bougie}} + m_{\text{air}} = 180 + 20 + 6 =\) \(206\text{ g}\)
b) \(\text{Le système est fermé : aucune matière n'entre ni ne sort.}\) \(m_{\text{total après}} = 206\text{ g (inchangée, loi de Lavoisier).}\)
c) \(\text{Non, la loi n'est pas violée. Dans un bocal ouvert, les produits gazeux (CO}_2\text{ et vapeur d'eau) s'échappent.}\) \(\text{La masse du résidu solide diminue, mais résidu + gaz échappés } = 206\text{ g.}\)
3Plusieurs réactifs et produits
a) \(m_{\text{réactifs}} = m_A + m_B = 120 + 80 =\) \(200\text{ g}\)
b) \(m_C = m_{\text{réactifs}} - m_{\text{précipité}} = 200 - 45 =\) \(155\text{ g}\)
4Problème — La rouille
a) \(\Delta m = 153{,}6 - 150 =\) \(\text{La masse a augmenté de } 3{,}6\text{ g.}\)
b) \(\text{Non. Les réactifs sont : le fer + le dioxygène et la vapeur d'eau de l'air (système ouvert côté apport).}\) \(\text{La plaque incorpore de la matière venant de l'air : sa masse augmente, ce qui est conforme à la loi de Lavoisier.}\)
c) \(m_{\text{air absorbé}} = 153{,}6 - 150 =\) \(3{,}6\text{ g}\)