L'équation doit
- conserver les éléments chimiques et les charges
- être correctement ajustée

A l'approche d'une flamme, il y a explosion et apparition de gouttelettes qu'un test au sulfate de cuivre anhydre permet d'identifier comme de l'eau liquide.

Analyser l'évolution du système.

2/ Ecriture symbolique de la réaction ou équation

 3/ Tableau de composition du système ... ou ... d'avancement de la réaction

En effet : détermination de l'état final :

Si O2 disparaît le premier 7 - x = 0 ce qui imposerait x = 7 mol

Si O2 disparaît le premier 5 - 2 x = 0 ce qui imposerait x = 2,5 mol

Ainsi H2 disparaît le premier : le dihydrogène est le facteur limitant.

La valeur maximale de l'avancement est xmax = 2,5 mol

Supposons que dans l'état initial on ait à présent 6 molde H2 et 15 mol d'air soit 3 mol de O2. (cf. page 160)

 Cette illustration graphique permet de mieux comprendrele cas particulier du mélange stoechiométrique.

C'est seulement ici qu'est cité et défini le mot "stoechiométrique". Les élèves l'ont anticipé ... Les proportions stoechiométriques sont les proportions des réactifs introduits telles que, après la transformation, il n'en reste aucun.

Chaque groupe mettra les réactifs en proportions différentes :

Résultats de mon groupe :

Résultats de la classe pour l'état final :

2/ QUELLE RÉACTION CHIMIQUE PEUT - ON ÉCRIRE?

3/ ETUDE QUANTITATIVE :

Calculez la quantité (le nombre de moles) des réactifs pour votre groupe : n°

- Masse molaire : (en g.mol-1) : H : 1 O : 16 C : 12 Na : 23

Question :

Quel volume d'acide aurait-il fallu utiliser pour que le mélange réactionnel soit tel qu'il ne reste plus d'acide et plus d'hydrogénocarbonate ? Quelle aurait été la composition du mélange final?

- Ne pas avoir à introduire l'ion éthanoate ou (cf. doc d'accomp.) à utiliser les notations AH et A-.

- Cela permet de réaliser le test simple des ions chlorure.

- De plus cette espèce existe au début et à la fin de l'expérience pour tous les groupes : c'est une espèce qui ne pcaticeipe pas à la transformation chimique bien qu'elle soit présente : espèce spectatrice.

 J'ai choisi de relater ce TP car j'ai constaté que l'implication pendant la séance était très forte.

Le fait d'avoir observé la transformation chimique avec des produits courants d'abord, de ne pas utiliser tout de suite du matériel dédié (par exemple pour recueillir le gaz) les fait s'exprimer beaucoup plus spontanément et semble donner une plus grande "réalité" à ce qui se passe.

Et puis - et surtout- l'alignement des ballons différemment gonflés sur le bureau déclenche des questions ou incrédulité chez certains : "pourquoi ne gonflent-ils pas de plus en plus puisqu'on a mis de plus en plus d'acide?" Ces questions sont tellement spontanées que le débat se lance de lui-même dans la classe entre élèves, entre ceux qui s'interrogent et ceux qui ont déjà saisi ce qui se passe ... Elles mettent à jour, de façon très forte le caractère limitant de tel ou tel réactif et le élèves sont très impliqués dans la compréhension de ce qui se passe.

Enfin, dans les deux groupes la question est arrivée :

-"Il doit y avoir un moment où ...? Un moment où les réactifs sont justes dans les "bonnes proportions".

- Qu'est-ce que c'est que "ces bonnes proportions"?-

Ils avaient perçu la notion de stoechiométrie.

Au cours suivant, au bureau, avec la verrerie de chimie habituelle, dont montage avec dégagement et récupération de gaz dans des éprouvettes graduées, on a fait cette transformation chimique dans les proportions stoechiométriques qu'ils attendaient ...

Je dois dire aussi que traduire la transformation chimique est une autre étape, difficile, et que élèves ne peuvent pas la faire sans l'aide du professeur ...

Par exemple, ils ne peuvent pas trouver et justifier, ni "deviner" qu'il s'est formé de l'eau, que l'élément sodium présent au départ dans le solide blanc en poudre et encore présent à la fin sous forme d'ions dans la solution ...

A ce niveau l'intervention du professeur est indispensable.

Ce TP m'a permis de mettre le doigt sur deux difficultés importantes concernant l'équation d'une réaction :

1/ C'est l'occasion, pour les élèves, de constater l'existence d'espèces spectatrices, présentes dans tous les cas, en début et en fin d'expérience, quelles que soient les proportions des réactifs.

Par conséquent, c'est l'occasion de comprendre et d'accepter la convention de ne pas les nommer dans la réaction chimique puisque ce ne sont pas des espèces réagissantes, des réactifs à proprement parler.

2/ C'est l'occasion de constater que l'équation d'une réaction doit traduire la transformation chimique, en citant les réactifs qui se sont transformés et en quels produits ils se transforment, mais sans présupposer de la composition finale du système.

Les élèves pensent souvent que l'écriture symbolique d'une réaction signifie :

ce qu'il y a avant ----------> ce qu'il y a après

Quand un réactif reste en excès, présent dans le milieu avec les produits formés, souvent ils ont envie de l'écrire, "à droite" dans l'équation de la réaction.

Cet exemple simple, avec l'aide du tableau de composition du système avant, en cours et après la réaction, permet de leur montrer que l'écriture symbolique d'une réaction signifie :

substances initiales ------------> substances nouvelles

s'étant transformées s'étant formées

autrement dit : réactifs ---------------> produits ,

qu'ils ont raison d'avoir envie d'indiquer quelque part qu'il reste tel ou tel réactif, mais que ce n'est pas le "rôle" de l'équation de le faire : c'est le tableau de composition du système qui le montre. Sa lecture prouve qu'il indique à la fois la composition initiale et finale du système, traduisant bien leurs observations et en complète adéquation avec elles.

Il est important de comprendre que ce TP , par son aspect qualitatif et son début d'approche quantitative a pour but de donner aux élèves, en lien et en continuité avec la notion de conservation des éléments vue précédemment, des éléments (des indicateurs) leur permettant de commencer à se construire et à s'approprier, le concept de transformation chimique et de ses attributs, tant qualitatifs que quantitatifs. D'ailleurs,cette partie compte peu d'exigences exigibles (cf BO)

 Il peut être suivi d'une séance, davantage axée sur l'aspect quantitatif qu'on peut aborder en lien avec la dernière partie de physique : l'air qui nous entoure :

le tracé se superposera à l'image visuelle très forte des ballons alignés qui ont un volume croissant puis toujours pareil et aura sans doute davantage de signification dans la tête des élèves..