Le Volcan Effervescent : Quel Volume de Vinaigre ?
La chimie, c'est une question de bonnes mesures !
Quand on fait une expérience de chimie, comme le fameux "volcan" qui fait de la mousse, il est important d'utiliser les bonnes quantités des produits que l'on mélange. Ces produits s'appellent les réactifs. Si on met trop de l'un ou pas assez de l'autre, la réaction ne se passera pas comme prévu ! Pour les liquides, on mesure souvent leur volume (l'espace qu'ils occupent) avec des instruments comme une éprouvette graduée. Aujourd'hui, nous allons aider un petit chimiste à calculer le bon volume de vinaigre pour son volcan.
L'Expérience du Volcan de Tom
- Tom a déjà préparé \(10 \, \text{grammes (g)}\) de bicarbonate de soude.
- La "recette" de son volcan indique que pour chaque gramme de bicarbonate de soude, il faut utiliser \(5 \, \text{millilitres (mL)}\) de vinaigre pour que la réaction soit bien visible.
Schéma : Préparation de l'expérience du volcan
Tom prépare les ingrédients pour son expérience de volcan.
Questions à traiter
- Quels sont les deux réactifs que Tom va mélanger pour créer son volcan ?
- Quelle quantité de bicarbonate de soude Tom utilise-t-il ?
- Selon la "recette", combien de millilitres de vinaigre faut-il pour \(1 \, \text{gramme}\) de bicarbonate de soude ?
- Calcule le volume total de vinaigre (\(V_{\text{vinaigre}}\)) que Tom doit mesurer pour réagir avec ses \(10 \, \text{g}\) de bicarbonate de soude. Explique ton calcul.
- Si Tom n'avait que \(5 \, \text{g}\) de bicarbonate de soude, quel volume de vinaigre devrait-il utiliser selon la même recette ?
- Que se passerait-il, à ton avis, si Tom mettait beaucoup moins de vinaigre que calculé (par exemple, seulement \(10 \, \text{mL}\) pour ses \(10 \, \text{g}\) de bicarbonate) ? Et s'il en mettait beaucoup plus (par exemple, \(200 \, \text{mL}\)) ?
Correction : Le Volcan Effervescent de Tom
Question 1 : Identification des réactifs
Réponse :
Les deux réactifs que Tom va mélanger sont :
- Le bicarbonate de soude (une poudre).
- Le vinaigre (un liquide).
Question 2 : Quantité de bicarbonate de soude
Réponse :
Tom utilise \(10 \, \text{grammes (g)}\) de bicarbonate de soude.
Question 3 : Rapport vinaigre/bicarbonate
Réponse :
Selon la recette, il faut \(5 \, \text{millilitres (mL)}\) de vinaigre pour \(1 \, \text{gramme}\) de bicarbonate de soude.
Question 4 : Calcul du volume total de vinaigre
Principe :
Puisqu'il faut \(5 \, \text{mL}\) de vinaigre pour \(1 \, \text{g}\) de bicarbonate, et que Tom a \(10 \, \text{g}\) de bicarbonate, il faut multiplier la quantité de vinaigre par gramme par le nombre de grammes de bicarbonate.
Données :
- Masse de bicarbonate de soude : \(10 \, \text{g}\)
- Volume de vinaigre par gramme de bicarbonate : \(5 \, \text{mL/g}\)
Calcul :
Quiz Intermédiaire 1 : Si une recette demande \(2 \, \text{mL}\) de liquide pour chaque gramme de poudre, et que vous avez \(8 \, \text{g}\) de poudre, combien de liquide faut-il ?
Question 5 : Volume de vinaigre pour \(5 \, \text{g}\) de bicarbonate
Calcul :
Si Tom n'avait que \(5 \, \text{g}\) de bicarbonate de soude (la moitié de la quantité initiale), il devrait utiliser la moitié du volume de vinaigre, en gardant le même rapport de \(5 \, \text{mL}\) de vinaigre par gramme de bicarbonate.
Question 6 : Effet de la quantité de vinaigre
Réponse :
Si Tom mettait beaucoup moins de vinaigre (par exemple, \(10 \, \text{mL}\) pour \(10 \, \text{g}\) de bicarbonate) :
La réaction serait limitée par le manque de vinaigre. Tout le bicarbonate de soude ne pourrait pas réagir. L'effervescence (la production de mousse) serait moins importante et s'arrêterait plus tôt, car il n'y aurait pas assez de vinaigre pour faire réagir tout le bicarbonate. Il resterait du bicarbonate de soude non transformé à la fin.
Si Tom mettait beaucoup plus de vinaigre (par exemple, \(200 \, \text{mL}\) pour \(10 \, \text{g}\) de bicarbonate) :
Tout le bicarbonate de soude réagirait (car il y aurait largement assez de vinaigre). L'effervescence serait probablement aussi importante qu'avec \(50 \, \text{mL}\) de vinaigre (car c'est le bicarbonate qui limiterait la quantité de mousse produite). Cependant, à la fin de la réaction, il resterait beaucoup de vinaigre qui n'aurait pas réagi, mélangé aux produits de la réaction. La quantité de mousse produite ne serait pas plus grande qu'avec la quantité "juste" de vinaigre, car c'est le bicarbonate qui serait le réactif limitant.
Quiz Intermédiaire 2 : Dans une réaction chimique, si on met trop peu d'un réactif liquide par rapport à un réactif solide :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
1. Les substances que l'on mélange au début d'une réaction chimique s'appellent :
2. Pour mesurer un volume précis de liquide en chimie, on utilise souvent :
3. Si une recette indique "pour \(2 \, \text{g}\) de poudre, ajouter \(10 \, \text{mL}\) de liquide", combien de liquide faut-il pour \(1 \, \text{g}\) de poudre ?
Glossaire
- Réaction Chimique
- Processus au cours duquel des substances (les réactifs) se transforment en de nouvelles substances (les produits).
- Réactif
- Substance qui participe à une réaction chimique et qui est transformée. Dans l'exemple, le bicarbonate de soude et le vinaigre sont les réactifs.
- Produit
- Substance qui est formée au cours d'une réaction chimique. Dans l'exemple du volcan, la mousse (contenant du dioxyde de carbone) est un produit.
- Volume (V)
- Espace occupé par une substance (solide, liquide ou gaz). Se mesure souvent en millilitres (mL) ou en litres (L) pour les liquides.
- Masse (m)
- Quantité de matière contenue dans une substance. Se mesure souvent en grammes (g) ou en kilogrammes (kg).
- Millilitre (mL)
- Unité de mesure du volume. \(1000 \, \text{mL} = 1 \, \text{Litre}\).
- Gramme (g)
- Unité de mesure de la masse.
- Éprouvette Graduée
- Instrument de laboratoire en forme de tube avec des graduations, utilisé pour mesurer précisément le volume des liquides.
- Effervescence
- Production rapide de bulles de gaz dans un liquide, comme dans l'expérience du volcan.
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