Tu n'as jamais parlé de réactifs ni de produits, et le contrôle approche. Pas de panique : on te donne l'essentiel pour être fonctionnel très vite. On va d'abord réactiver deux prérequis indispensables (les changements d'état et la conservation de la masse) puis on te résume le cœur de la notion. C'est parti !
Prérequis : transformation physique et conservation de la masse
Avant de parler de chimie, rappelons ce qu'est une transformation physique. La matière change d'état (solide, liquide, gaz) mais sa nature chimique ne change pas. Exemple : la fusion de la glace (eau solide → eau liquide).
Lors d'un changement d'état, la masse se conserve : la masse de l'eau solide est égale à la masse de l'eau liquide. C'est une règle générale qu'on va retrouver en chimie.
L'essentiel : transformation chimique, réactifs et produits
Une transformation chimique modifie la nature de la matière. Des espèces chimiques disparaissent : ce sont les réactifs. De nouvelles espèces apparaissent : ce sont les produits.
On résume la transformation par un bilan :
$\text{réactifs} \longrightarrow \text{produits}$
Les réactifs sont à gauche de la flèche, les produits à droite.
Exemple : combustion du carbone
$\text{carbone} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone}$
Réactifs : carbone $\text{C}$ et dioxygène $\text{O}_2$
Produit : dioxyde de carbone $\text{CO}_2$
Loi de Lavoisier (conservation de la masse) : dans un système fermé, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits. $12\,\text{g}$ de carbone + $32\,\text{g}$ de dioxygène → $44\,\text{g}$ de dioxyde de carbone.
Des indices t'aident à repérer une transformation chimique : dégagement de gaz (bulles), changement de couleur, apparition d'un solide (précipité), chaleur, odeur nouvelle.
À toi de jouer
1. Complète les phrases avec les mots qui conviennent (tu peux utiliser chaque mot une fois : réactifs, produits, gauche, droite).
Dans une transformation chimique, les espèces qui disparaissent sont les . Elles sont écrites à de la flèche. Les espèces qui apparaissent sont les . Elles se placent à de la flèche.
Corrigé
Dans une transformation chimique, les espèces qui disparaissent sont les réactifs. Elles sont écrites à gauche de la flèche. Les espèces qui apparaissent sont les produits. Elles se placent à droite de la flèche.
2. On mélange 28 g de poudre de fer avec 16 g de soufre et on chauffe. Il se forme du sulfure de fer.
a) Écris le bilan en complétant : Fer + Soufre →
b) D’après la loi de Lavoisier, la masse de sulfure de fer obtenu est : $m_{\text{sulfure}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
a) Fer + Soufre → sulfure de fer
b) $m_{\text{sulfure}} = 28 + 16 = 44$ g.
3. Pour chaque situation, indique s'il s'agit d'une transformation physique ou chimique en entourant le bon mot.
a) Un glaçon fond au soleil : transformation (physique / chimique)
b) Le vinaigre attaque le calcaire : transformation (physique / chimique)
c) De la buée se forme sur une vitre froide : transformation (physique / chimique)
d) Une allumette s'enflamme : transformation (physique / chimique)
Corrigé
a) physique
b) chimique
c) physique
d) chimique
Ah, ça te revient ! On va structurer tout ça proprement et surtout te donner une méthode en béton pour analyser un bilan et appliquer Lavoisier sans te tromper. Après cette fiche, tu reconnaîtras réactifs et produits les yeux fermés.
Rappel structuré : physique vs chimique
Transformation physique : seule la forme ou l'état change, l'espèce chimique reste identique (fusion, vaporisation…).
Transformation chimique : des espèces chimiques sont transformées en d'autres espèces. On l'écrit : $\text{réactifs} \longrightarrow \text{produits}$
Lire un bilan de réaction
La flèche $\longrightarrow$ signifie « donne naissance à ». Tout ce qui est à gauche disparaît : ce sont les réactifs. Tout ce qui est à droite apparaît : ce sont les produits.
Exemple : $\text{zinc} + \text{acide chlorhydrique} \longrightarrow \text{chlorure de zinc} + \text{dihydrogène}$
Réactifs : zinc, acide chlorhydrique. Produits : chlorure de zinc, dihydrogène.
Loi de conservation de la masse (Lavoisier)
Lors d'une transformation chimique, la masse totale ne change pas : $m_{\text{réactifs}} = m_{\text{produits}}$.
Cette loi s'applique rigoureusement quand rien ne peut s'échapper (système fermé). Si un gaz se libère à l'air libre, la balance peut indiquer une diminution, mais la masse totale (récipient + gaz échappé) est restée constante.
Méthode pas à pas
1. Repère la flèche $\longrightarrow$ dans l'équation.
2. Note à gauche les réactifs (ils disparaissent), à droite les produits (ils apparaissent).
3. Utilise la conservation $m_{\text{réactifs}} = m_{\text{produits}}$ pour trouver une masse inconnue.
À toi de jouer
1. Complète le bilan de la combustion du méthane puis identifie réactifs et produits.
$\text{méthane} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone} + \text{eau}$
Réactifs : et
Produits : et
Corrigé
R éactifs : méthane et dioxygène. Produits : dioxyde de carbone et eau.
2. On brûle 24 g de carbone en présence de 64 g de dioxygène. La combustion produit uniquement du dioxyde de carbone.
Calcule la masse de dioxyde de carbone formée en complétant :
$m_{\text{réactifs}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
D'après Lavoisier, $m_{\text{produit}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{réactifs}} = 24 + 64 = 88$ g. Donc $m_{\text{produit}} = 88$ g.
3. Dans un flacon fermé, on mélange du vinaigre et du bicarbonate de soude. La balance indique 150 g avant la réaction. On observe une effervescence.
Quelle masse la balance indique-t-elle juste après la réaction, le flacon restant fermé ? g.
Justifie en une phrase :
Corrigé
150 g. La masse se conserve car le flacon est fermé (système fermé), donc la somme des masses des réactifs est égale à la somme des masses des produits.
Place à la mécanique ! Cinq mini-exercices pour appliquer la conservation de la masse sans réfléchir. Même tâche, différents nombres. Tu vas voir, c'est du gâteau.
À toi de jouer
1. On fait brûler 3 g de carbone avec 8 g de dioxygène. Ils forment du dioxyde de carbone. Applique la loi de Lavoisier :
$m_{\text{CO}_2} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{CO}_2} = 3 + 8 = 11$ g.
2. On chauffe 7 g de fer et 4 g de soufre. Ils réagissent en donnant du sulfure de fer.
$m_{\text{sulfure de fer}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{sulfure de fer}} = 7 + 4 = 11$ g.
3. Combustion de 6 g de magnésium avec 4 g de dioxygène : il se forme de l'oxyde de magnésium.
$m_{\text{oxyde de magnésium}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{oxyde de magnésium}} = 6 + 4 = 10$ g.
4. L'aluminium (9 g) brûle dans 35 g de dichlore pour donner du chlorure d'aluminium.
$m_{\text{chlorure d'aluminium}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{chlorure d'aluminium}} = 9 + 35 = 44$ g.
5. On combine 11,5 g de sodium avec 17,7 g de dichlore. Le produit est le chlorure de sodium.
$m_{\text{chlorure de sodium}} = \underline{\hspace{1.1em}} + \underline{\hspace{1.1em}} = \underline{\hspace{1.1em}}$ g.
Corrigé
$m_{\text{chlorure de sodium}} = 11,5 + 17,7 = 29,2$ g.
Ça y est, tu es prêt pour les vrais exercices du contrôle. Physique ou chimique ? Réactifs, produits, conservation de la masse : on combine tout. Prends ton temps, justifie chaque réponse.
À toi de jouer
1. Exercice 1 – Physique ou chimique ? (4 points)
Pour chaque situation, indique s'il s'agit d'une transformation physique ou chimique et justifie en une phrase.
a) Un morceau de chocolat fond dans la main.
b) Du bois brûle dans la cheminée.
c) De la rosée se dépose sur l'herbe le matin.
d) Un fil de cuivre chauffé à la flamme noircit (formation d'oxyde de cuivre).
Corrigé
a) Transformation physique : le chocolat passe de solide à liquide, sa nature chimique ne change pas.
b) Transformation chimique : le bois se transforme en dioxyde de carbone et en eau (nouvelles espèces).
c) Transformation physique : la vapeur d'eau se transforme en eau liquide (condensation), pas d'espèce nouvelle.
d) Transformation chimique : le cuivre réagit avec le dioxygène pour former de l'oxyde de cuivre, une nouvelle espèce.
2. Exercice 2 – Réactifs et produits (6 points)
Pour chaque bilan, identifie les réactifs et les produits.
a) $\text{cuivre} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{oxyde de cuivre}$
b) $\text{acide chlorhydrique} + \text{calcaire} \longrightarrow \text{chlorure de calcium} + \text{eau} + \text{dioxyde de carbone}$
c) $\text{butane} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone} + \text{eau}$
Corrigé
a) Réactifs : cuivre, dioxygène ; Produit : oxyde de cuivre.
b) Réactifs : acide chlorhydrique, calcaire ; Produits : chlorure de calcium, eau, dioxyde de carbone.
c) Réactifs : butane, dioxygène ; Produits : dioxyde de carbone, eau.
3. Exercice 3 – Loi de conservation de la masse (6 points)
Applique la loi de Lavoisier pour calculer la masse manquante.
a) On brûle 30 g de carbone avec 80 g de dioxygène. Quelle est la masse de dioxyde de carbone produit ?
b) La combustion du méthane a produit 88 g de dioxyde de carbone et 36 g d'eau. On sait qu'on a utilisé 64 g de dioxygène. Quelle masse de méthane a brûlé ?
Corrigé
a) $m_{\text{CO}_2} = 30 + 80 = 110$ g.
b) Soit $m$ la masse de méthane. Loi de Lavoisier : $m + 64 = 88 + 36$, donc $m = 124 - 64 = 60$ g.
4. Exercice 4 – Expérience vinaigre et bicarbonate (4 points)
On verse du vinaigre sur du bicarbonate de soude dans un flacon fermé posé sur une balance. Avant la réaction, la balance indique 200 g. Une vive effervescence se produit.
a) Quel indice montre qu'il s'agit d'une transformation chimique ?
b) Quelle masse indique la balance juste après la réaction, le flacon étant toujours fermé ? Justifie.
c) On ouvre ensuite le flacon et la balance affiche 193 g. Pourquoi cette diminution ?
Corrigé
a) L'effervescence (dégagement de gaz) est un indice de transformation chimique.
b) 200 g. La loi de Lavoisier s'applique car le flacon est fermé : la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits.
c) Une partie du gaz formé (dioxyde de carbone) s'est échappée dans l'air, donc la masse mesurée dans le flacon a diminué. La masse totale (flacon + gaz échappé) est restée constante.
5. Exercice 5 – Combustion d'une bougie (5 points)
Une bougie de 50 g brûle dans un bocal hermétiquement fermé. La cire qui réagit a une masse de 10 g. Elle se combine avec 27 g de dioxygène. Les produits sont du dioxyde de carbone et de l'eau. On mesure 22 g de dioxyde de carbone.
a) Nomme les réactifs et les produits.
b) Calcule la masse totale des produits formés.
c) Déduis-en la masse d'eau produite.
d) La bougie n'a pas entièrement brûlé. Quelle est sa masse à la fin ?
Corrigé
a) Réactifs : cire et dioxygène ; Produits : dioxyde de carbone et eau.
b) Par conservation : $m_{\text{produits}} = m_{\text{réactifs}} = 10\,\text{g} + 27\,\text{g} = 37\,\text{g}$.
c) Masse d'eau = $37 - 22 = 15$ g.
d) La bougie avait initialement 50 g, 10 g de cire ont brûlé, il reste donc $50 - 10 = 40$ g de bougie non brûlée.
Bravo, la base est solide. Maintenant, on te montre ce qui t'attend l'an prochain : l'équilibrage des équations et la notion de réactif limitant. Des petits défis en avant-première pour prendre de l'avance.
À toi de jouer
1. Exercice 1 – Équilibrer une équation (avant-goût de 3e)
La combustion complète du méthane s'écrit provisoirement :
$\text{CH}_4 + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$
Compte le nombre d'atomes de chaque sorte avant et après la transformation :
Réactifs : Carbone : , Hydrogène : , Oxygène : .
Produits : Carbone : , Hydrogène : , Oxygène : .
Pour respecter la conservation des atomes (rien ne se perd, rien ne se crée), on doit ajuster les coefficients devant les molécules. Trouve les bons coefficients entiers pour équilibrer cette équation et récris-la correctement.
Corrigé
Décompte des atomes dans l'équation non équilibrée :
$\text{CH}_4 + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$
Réactifs : Carbone : 1, Hydrogène : 4, Oxygène : 2.
Produits : Carbone : 1, Hydrogène : 2, Oxygène : 3 (deux dans $\text{CO}_2$, un dans $\text{H}_2\text{O}$).
Bilan avant équilibrage : le carbone est déjà équilibré (1 = 1), mais l'hydrogène (4 ≠ 2) et l'oxygène (2 ≠ 3) ne le sont pas.
Équilibrage :
On commence par l'hydrogène : il faut 4 atomes H du côté des produits, donc on place le coefficient 2 devant $\text{H}_2\text{O}$, ce qui donne 2 × 2 = 4 atomes H. Le côté produits contient alors 2 (dans $\text{CO}_2$) + 2 × 1 (dans $2\text{H}_2\text{O}$) = 4 atomes d'oxygène.
Il faut donc 4 atomes O du côté des réactifs, soit le coefficient 2 devant $\text{O}_2$ (2 × 2 = 4).
Équation équilibrée :
$$\text{CH}_4 + 2\,\text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$$
Vérification :
Carbone : 1 = 1 ✓
Hydrogène : 4 = 4 ✓
Oxygène : 4 = 4 ✓
L'équation respecte bien la conservation des atomes.
2. Exercice 2 – Réactif limitant (avant-goût de 3e)
On dispose de 6 g de carbone et de 20 g de dioxygène pour la réaction : $\text{C} + \text{O}_2 \longrightarrow \text{CO}_2$.
On sait que 12 g de carbone réagissent exactement avec 32 g de dioxygène.
a) En utilisant un tableau de proportionnalité, calcule la masse de dioxygène nécessaire pour brûler entièrement 6 g de carbone.
b) A-t-on assez de dioxygène ? Lequel des deux réactifs est limitant ?
c) Quelle masse maximale de dioxyde de carbone peut-on obtenir ?
d) Après la combustion, restera-t-il du carbone ou du dioxygène en excès ? Précise la masse de l'espèce restante.
Corrigé
a) Proportionnalité : 12 g C ↔ 32 g O2 ; pour 6 g C, il faut (6×32)/12 = 16 g de dioxygène.
b) On a 20 g de O2 > 16 g, donc le dioxygène est en excès ; le carbone est le réactif limitant (il va s'épuiser en premier).
c) On obtient du CO2 selon la conservation : $m_{\text{CO}_2} = 6\,\text{g} + 16\,\text{g} = 22$ g.
d) Il reste du dioxygène : $20 - 16 = 4$ g.
3. Exercice 3 – Protocole ouvert (démarche scientifique)
Tu disposes d'une bouteille en plastique, de vinaigre, de bicarbonate de soude, d'un ballon de baudruche et d'une balance. Propose un protocole expérimental (schéma et étapes) pour vérifier que la masse se conserve lors de la réaction entre le vinaigre et le bicarbonate. Explique pourquoi tu dois utiliser un système fermé. Que prévois-tu d'observer au niveau du ballon ?
Corrigé
Protocole possible :
1. Peser la bouteille contenant le vinaigre, le bicarbonate (dans un petit récipient séparé) et le ballon dégonflé. Noter la masse totale initiale.
2. Verser le bicarbonate dans le vinaigre, rapidement coiffer la bouteille avec le ballon sans que le gaz s'échappe (système fermé).
3. Observer l'effervescence et le gonflement du ballon par le dioxyde de carbone produit.
4. Peser à nouveau l'ensemble (bouteille + ballon gonflé).
La masse doit rester inchangée : on vérifie la conservation de la masse. Le système fermé est indispensable car si le gaz s'échappe, la balance afficherait une valeur inférieure alors que la masse totale (gaz + le reste) n'a pas varié. Le ballon se gonfle car le gaz produit occupe un volume, mais il reste confiné dans l'enceinte du système.