ÉTUDE DES GAZ
(CHI-5041)
Objectifs
Chapitre 1 : La matière sous toutes ses formes
Chapitre 2 : Les gaz: subtils et utiles
Chapitre 3 : Pression et volume
Chapitre 4 : Volume et température
Chapitre 5 : Volume et nombre de moles
Chapitre 6 : Comportement général des gaz
Chapitre 7 : Les réactions en phase gazeuse
Chapitre 1 : La matière sous toutes ses formes
- Comparer les propriétés observables des phases solide, liquide et gazeuse de la matière.
- Compressibilité, fluidité, expansibilité, forme
- Expliquer, à l'aide d'un modèle, les propriétés des trois principales phases de la matière.
- Ordre, désordre, agitation, indépendance de molécules, force de cohésion
- Décrire les mouvements moléculaires dans les trois phases de la matière.
- Translation, rotation, vibration
- Expliquer, à l'aide d'un modèle, le phénomène de diffusion et le mouvement brownien.
- Comparer la vitesse de diffusion d'une substance dans un liquide et dans un gaz et la vitesse de diffusion d'une substance dans deux gaz différents.
- Décrire les changements de phase à l'aide d'exemples et du modèle décrivant les trois phases de la matière.
- Triangle des changements de phases
- Définir les températures de fusion et d'ébullition.
- Courbes de fusion et d'ébullition (température versus temps), échelle Celsius
- Comparer les températures de fusion et d'ébullition de différentes substances selon la phase de ces substances à une température donnée.
- Décrire, à l'aide d'exemples, un procédé technique dont le fonctionnement exploite un changement de phase.
- Réfrigérateur, climatiseur, thermopompe
- Donner un exemple de phase autre que les phases solide, liquide et gazeuse.
Chapitre 2 : Les gaz: subtils et utiles
- À l'aide d'exemples, décrire l'origine des gaz présents dans la nature.
- Composants de l'air, gaz de pétrole, gaz volcaniques, etc.
- Décrire le rôle des gaz dans l'équilibre de la nature.
- Atmosphère, respiration, décomposition organique, volcans, photosynthèse, protection solaire, cycles de l'oxygène, de l'eau, du carbone et de l'azote, etc.
- Donner des exemples d'applications techniques basées sur l'utilisation de l'air ou d'autres substances gazeuses.
- Ballon dirigeable, montgolfière, ballon sonde, bateau à voile, chauffage, ampoule électrique, conservation(aliments, oeuvre d'art, etc.), anesthésie, inhalothérapie, moteurs, etc.
- Décrire, à l'aide d'exemples, des conséquences sur l'environnement de l'émission de polluants gazeux.
- Décrire, à l'aide d'exemples, des problèmes de santé qui peuvent découler de l'absorption d'un gaz toxique par un individu.
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Chapitre 3 : Pression et volume
- Décrire, à l'aide du modèle des gaz, l'effet d'une variation de la pression sur le volume occupé par un gaz maintenu à température constante.
- Établir des liens entre la définition et les unités de mesure de la pression.
- Unités de mesure: Pa, N/m2, atm, lb/po2, bar
- Décrire l'origine de la pression atmosphérique.
- Poids d'une colonne d'air
- Expliquer, à l'aide du modèle des gaz, la pression exercée par un gaz sur les parois de son contenant.
- Collisions, énergie cinétique
- Comparer le comportement des gaz dans un contenant à parois mobiles et dans un contenant à parois fixes.
- Parois fixes (volume constant: gaz sous pression, pompage à vide (ballon, piston, pneu, bonbonne, etc.)
- Décrire, à l'aide du modèle des gaz, les conséquences d'une variation du volume sur la pression exercée par un gaz maintenu à température constante.
- Induire la loi de Boyle-Mariotte à partir de l'analyse graphique de données expérimentales.
- pV= constante si T et n ne varient pas
- Décrire l'utilisation d'une différence de pression dans une application technique.
- Aérosol, bière pression, exploitation des phénomènes météorologiques (vent, courants ascendant et descendant), moteur à réaction, fusée, dynamite, etc.
- Décrire le fonctionnement ainsi que l'usage du baromètre et du manomètre.
- Résoudre des problèmes portant sur la pression et des problèmes portant sur la loi de Boyle-Mariotte.
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Chapitre 4 : Volume et température
- Établir expérimentalement la relation qui existe entre le volume occupé par un gaz maintenu à pression constante et sa température.
- Définir le zéro absolu.
- Énoncer la loi de Charles.
- V/T(K) = constante si p et n ne varie pas
- Définir la température comme une mesure d'énergie cinétique des molécules.
- Décrire, à l'aide du modèle des gaz, les conséquences d'une variation de température sur le volume occupé par un gaz ou sur la pression qu'il exerce.
- Comparer les échelles de température Kelvin, Celsius et Fahrenheit.
- Citer des faits historiques relatifs à l'élaboration des différentes échelles de température et à leur utilisation.
- Travaux de Fahrenheit, de Celcius et de Kelvin, adoption par le Canada du Système international d'unités
- Résoudre des problèmes portant sur la loi de Charles.
- Conversions (oC en K et K en oC)
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Chapitre 5 : Volume et nombre de moles
- Déduire la relation qui existe entre le nombre de moles et le volume occupé par un gaz, à partir d'une analyse graphique de données expérimentales.
- Analyse graphique, induction de V/n = constante
- Décrire, à l'aide du modèle des gaz, l'effet d'une variation du nombre de moles d'un gaz sur le volume qu'il occupe.
- Déterminer expérimentalement la nature des gaz produits par l'électrolyse de l'eau ainsi que le rapport entre les volumes de gaz obtenus.
- Expliquer le déroulement d'une réaction chimique à la lumière de l'hypothèse (loi) d'Avogadro.
- Théorie atomique, molécules réarrangement des atomes (réaction)
- Définir le volume molaire et la masse volumique d'un gaz.
- Décrire, à l'aide d'exemples, des applications techniques basées sur une différence de masse volumique existant entre deux points dans l'air ou entre deux milieux gazeux différents.
- Montgolfière, dirigeable, extincteur au CO2, ozone, etc.
- Illustrer, à l'aide d'exemples, les progrès faits en chimie grâce aux travaux d'Avogadro.
- Résoudre des problèmes portant sur la relation qui existe entre le volume occupé par un gaz et le nombre de moles qu'il contient.
- Volume molaire, masse volumique, nombre d'Avogadro, calculs stoechiométriques, balancement d'équations etc.
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Chapitre 6 : Comportement général des gaz
- Établir l'équation de la loi des gaz parfaits.
- Démontrer que la loi des gaz parfaits englobe les lois de Boyle-Mariotte et de Charles.
- Associer les conditions de température et de pression normales (TPN) à leur valeur.
- Distinguer gaz parfait et gaz réel.
- Limites de l'application de la loi des gaz parfaits
- Déterminer, à partir de résultats expérimentaux, la pression partielle exercée par chacun des constituants d'un mélange gazeux.
- Énoncer la loi des pressions partielles de Dalton.
- Ptotale = P1 + P2 + P3...
- Associer des découvertes qui ont découlé de l'étude des gaz à des progrès faits en chimie pure ou appliquée.
- Travaux de Dalton, de Charles, de Gay-Lussac, de Boyle, de Mariotte, etc.
- Associer des changements sociaux et des conséquences environnementales à l'utilisation technologique des gaz.
- Transports, alimentation, utilisations médicales etc.
- Résoudre des problèmes portant sur la loi des gaz parfaits et des problèmes portant sur la loi des pressions partielles.
- Ptotale = P1 + P2 + P3..., stoechiométrie etc.
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Chapitre 7 : Les réactions en phase gazeuse
- Distinguer les gaz monoatomiques, diatomiques et polyatomiques.
- Expliquer la formation des liaisons chimiques sous l'angle de la stabilité énergétique.
- Stabilité des gaz rares, structure électronique, types de liaison
- Décrire la formation des molécules des gaz diatomiques et polyatomiques.
- Liaisons covalentes, pures et polaires, représentation à deux dimensions des molécules (H2, Cl2, CO2, CH4, NH3, etc.)
- Associer la stabilité d'une liaison à l'énergie de liaison et à l'énergie de dissociation.
- Tableau des énergies de liaison (kJ/mole)
- Établir le bilan énergétique d'une réaction chimique qui se déroule en phase gazeuse.
- Chaleur de formation, chaleur de réaction
- Résoudre des problèmes portant sur la formation des molécules ou sur la chaleur de réaction.
- Réaction en phase gazeuse
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