RÉACTION CHIMIQUE 1 : ÉNERGIE ET CINÉTIQUE CHIMIQUE
(CHI-5042)
Objectifs
Chapitre 1 : La chaleur, énergie en mouvement
Chapitre 2 : La dissolution, phénomène énergétique
Chapitre 3 : Les réactions chimiques et l'énergie<
Chapitre 4 : La vitesse d'une réaction chimique
Chapitre 5 : L'énergie et la vitesse de réaction
Chapitre 1 : La chaleur, énergie en mouvement
- Reconnaître les formes d'énergie en jeu dans des phénomènes observés dans son environnement.
- Chaleur, lumière, énergie chimique, énergie cinétique, énergie potentielle, énergie nucléaire, etc.
- Relier un phénomène macroscopique aux changements correspondants qui se produisent à l'échelle atomique ou moléculaire.
- Notion de modèle, réaction chimiques, changements physiques, transferts de chaleur
- Décrire un transfert de chaleur sous l'angle de l'énergie cinétique et de la variation de température.
- Chaleur, température, principe de conservation de l'énergie
- Classer, à la suite d'observations, des phénomènes physiques et chimiques selon leur caractère endothermique ou exothermique.
- Dissolution, réaction chimiques, changements de phase
- Déterminer expérimentalement les facteurs qui influent sur la température finale d'un mélange.
- Quantité de substances, température initiale, nature des substances, etc.
- Établir des liens entre la définition et les unités de mesure de la capacité thermique massique.
- Décrire les transferts d'énergie qui se produisent lors des changements de phase d'une substance pure.
- Courbe de température en fonction du temps (apport d'énergie constant)
- Décrire sommairement comment Joule a établi l'équivalence entre la chaleur et l'énergie mécanique.
- Donner des exemples de conversions d'énergie où la chaleur est en cause.
- Moteur à vapeur, moteur à combustion, centrale thermique, production de feu par frottement de pierres, allumettes, rôle des lubrifiants, etc.
- Résoudre des problèmes portant sur les transferts d'énergie qui ont lieu lors des changements de phase et lors des mélanges de substances à des températures différentes.
- Changement de phase, principe de conservation de l'énergie, etc.
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Chapitre 2 : La dissolution, phénomène énergétique
- Décrire le phénomène de la dissolution d'un soluté dans un solvant.
- Bris de liaisons, dispersion; électrolytes et non-électrolytes
- Comparer les dissolutions endothermiques et exothermiques.
- Transfert d'énergie, variation de température observée
- Expliquer le bilan énergétique d'une dissolution.
- Intéractions soluté-soluté, solvant-solvant, soluté-solvant
- Interpréter des équations de dissolution qui incluent le terme énergie.
- Établir des liens entre la définition et les unités de mesure de la chaleur molaire de dissolution.
- Déterminer expérimentalement la chaleur molaire de dissolution d'une substance.
- Décrire les applications de la dissolution dans des actions quotidiennes.
- Produits de nettoyage, peinture, solvants, colles, café soluble, sucre dans le café, etc.
- Résoudre des problèmes portant sur la chaleur molaire de dissolution.
- Sens de la variation de température, convention de signes, etc.
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Chapitre 3 : Les réactions chimiques et l'énergie
- Établir le bilan énergétique d'une réaction chimique.
- Énergies de liaison, modèle géométrique à deux dimensions, bilans
- Associer la chaleur de réaction à une variation d'enthalpie.
- Enthalpie, variation d'enthalpie
- Comparer les diagrammes d'enthalpie des réactions endothermiques et exothermiques.
- Énergie fournie, énergie libérée, variation d'enthalpie
- Reconnaître des réactions d'oxydation dans son environnement.
- Oxydation lente: respiration, rouille, échanges d'énergie dans les cellules, etc.
- Oxydation vive: combustion du propane, du bois, pyrotechnique, etc.
- Écrire l'équation de combustion de quelques hydrocarbures.
- Réactifs, produits, variation d'enthalpie
- Induire expérimentalement la loi de Hess.
- Additivité des énergies de réaction
- Associer des découvertes qui ont découlé de l'étude des transferts d'énergie à des progrès faits en chimie pure ou appliquée.
- Décrire une application technique qui exploite les combustibles fossiles pour produire de la chaleur.
- Appareils de chauffage, chaudières industrielles, etc.
- Illustrer, à l'aide d'exemples, les conséquences de l'utilisation des combustibles fossiles sur la qualité de vie et sur l'environnement.
- Confort, développement des villes, production industrielle, pollution, mesures anti-pollution, etc.
- Décrire les conséquences de la combustion incomplète des hydrocarbures.
- Sous-produits (monoxyde de carbone, suie, etc.), rendement
- Résoudre des problèmes portant sur les transferts d'énergie qui se produisent dans les réactions chimiques.
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Chapitre 4 : La vitesse d'une réaction chimique
- Définir la vitesse d'une réaction.
- Disparition des réactifs, apparition des produits
- Interpréter les graphiques illustrant l'évolution d'une réaction chimique dans le temps.
- Concentration des réactifs et des produits en fonction du temps, vitesse en fonction du temps
- Déterminer expérimentalement l'incidence, sur la vitesse d'une réaction, de la surface de contact, de la nature des réactifs et de leur concentration.
- Nature des réactifs, concentration, surface de contact
- Décrire l'incidence de la nature des réactifs sur la vitesse d'une réaction.
- Nombre de liaisons brisées
- Décrire l'incidence de la concentration sur la vitesse d'une réaction.
- Décrire l'incidence de la pression sur la vitesse d'une réaction.
- Comparer la vitesse de différentes réactions.
- Nature et concentration des réactifs
- Décrire l'incidence de la surface de contact sur la vitesse d'une réaction.
- Combustion du bois, de copeaux et de poussière, rouille et traitement des surfaces etc.
- Décrire l'incidence de la température sur la vitesse d'une réaction.
- Congélation des aliments, etc.
- Décrire l'effet d'un catalyseur sur la vitesse d'une réaction chimique.
- Catalyse, catalyseur et accélération des réactions
- Donner des exemples d'utilisation des catalyseurs et des avantages qui en découlent.
- Enzymes, pots catalytiques etc.
- Résoudre des problèmes portant sur la vitesse de réaction et les facteurs dont elle dépend.
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Chapitre 5 : L'énergie et la vitesse de réaction
- Expliquer la vitesse d'une réaction à l'aide de la théorie des collisions.
- Collisions efficaces et non efficaces, orientation favorable, etc.
- Interpréter le diagramme d'énergie d'une réaction.
- Énergie d'ativation, complexe activé, variation d'enthalpie
- Interpréter la courbe de distribution de l'énergie cinétique des molécules.
- Énergie d'activation, température
- Illustrer, à l'aide de la théorie des collisions et des diagrammes d'énergie1, l'effet des facteurs qui influent sur la vitesse d'une réaction.
- Concentration, pression, nature des réactifs, surface de contact, température, catalyseur
- Comparer les diagrammes d'énergie de diverses réactions.
- Réactions spontanée, facile, difficile et réversible
- Associer l'abondance relative des substances naturelles à leur capacité de réagir spontanément.
- Composition de l'air, etc.
- Décrire, à l'aide de la théorie des collisions et des diagrammes d'énergie, l'influence du mécanisme réactionnel sur la vitesse d'une réaction.
- Étapes, formes intermédiaires, étape déterminante, action d'un catalyseur
- Associer des découvertes qui ont découlé de l'étude de la cinétique chimique à des progrès faits en chimie pure ou appliquée.
- Décrire, à l'aide d'exemples, des applications techniques qui reposent sur la connaissance de la cinétique chimique.
- Illustrer, à l'aide d'exemples, les conséquences de l'introduction d'un produit chimique dans l'environnement.
- Polluants stables et polluants instables, plastiques, oxydes d'azote (NOx), précipitatins acides, etc.
- Résoudre des problèmes portant sur la théorie des collisions et la relation entre l'énergie, la vitesse d'une réaction et les facteurs qui influent sur cette dernière.
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