Exercices — La transformation chimique

La question à se poser à chaque fois : une nouvelle espèce chimique apparaît-elle ?

1. Transformation physique. Avant comme après, c’est de l’eau : seul l’état change (solide → liquide). Aucune espèce nouvelle.

2. Transformation chimique. La rouille est une nouvelle espèce chimique qui n’existait pas au départ : le fer a réagi avec le dioxygène de l’air (et l’humidité).

3. Transformation physique. Le sucre et l’eau sont toujours présents, simplement mélangés : c’est une dissolution, aucune espèce nouvelle n’est apparue (le thé est juste sucré !).

4. Transformation chimique. Le bois et le dioxygène sont consommés ; du dioxyde de carbone, de l’eau et des cendres se forment : des espèces nouvelles apparaissent.

Réflexe à retenir : changement d’état, mélange, dissolution → physique. Apparition d’espèces nouvelles (rouille, fumée, gaz qui trouble l’eau de chaux…) → chimique.

1. Les réactifs (à gauche de la flèche) sont le carbone C et le dioxygène O₂. Le produit (à droite) est le dioxyde de carbone CO₂.

2. Le dioxygène provient de l’air, qui en contient environ 21 %. C’est pour cela qu’on souffle sur les braises : on apporte du dioxygène frais.

3. On compte chaque sorte d’atome de part et d’autre de la flèche :

• atomes de carbone : $1$ à gauche (dans C), $1$ à droite (dans CO₂) ✓
• atomes d’oxygène : $2$ à gauche (dans O₂), $2$ à droite (dans CO₂) ✓

Chaque sorte d’atome est en quantité égale des deux côtés : l’équation est bien ajustée, les atomes se sont simplement réarrangés.

Réflexe à retenir : une équation de réaction se lit toujours réactifs → produits, et la flèche signifie « se transforment en » — jamais un signe égal.

1. Au cours d’une transformation chimique, la masse totale se conserve : la masse des réactifs consommés est égale à la masse des produits formés (loi de Lavoisier : « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme »).

$m_{\text{sulfure de fer}} = 7{,}0 + 4{,}0 = 11{,}0\ \text{g}$

2. On applique la même loi, mais « à l’envers » : la masse des réactifs (carbone + dioxygène) est égale à la masse du produit (dioxyde de carbone).

$m_{\text{dioxygène}} = 44 - 12 = 32\ \text{g}$

Astuce de vérification : la masse du CO₂ formé (44 g) est supérieure à celle du carbone brûlé (12 g) — logique, puisque le carbone s’est associé au dioxygène de l’air. C’est le piège classique : un objet qui brûle ne « perd » pas de masse si on pense à compter les gaz !

Réflexe à retenir : la conservation de la masse permet de calculer une masse inconnue sans aucune formule : une simple addition ou soustraction.

1. Les quatre espèces :

• CH₄ : le méthane — 1 atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène ;
• O₂ : le dioxygène — 2 atomes d’oxygène ;
• CO₂ : le dioxyde de carbone — 1 atome de carbone et 2 atomes d’oxygène ;
• H₂O : l’eau — 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène.

2. Sans coefficient, on aurait à gauche 4 atomes d’hydrogène (dans CH₄) mais seulement 2 à droite (dans H₂O) : des atomes d’hydrogène « disparaîtraient », ce qui est impossible. L’oxygène ne serait pas conservé non plus.

3. L’équation ajustée est :

$\text{CH}_4 + 2\ \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$

Vérification, sorte d’atome par sorte d’atome :

• carbone : $1$ à gauche, $1$ à droite ✓
• hydrogène : $4$ à gauche, $2 \times 2 = 4$ à droite ✓
• oxygène : $2 \times 2 = 4$ à gauche, $2 + 2 = 4$ à droite ✓

4. Non, jamais ! Modifier une formule, c’est changer d’espèce chimique : H₂O₂ n’est pas de l’eau mais de l’eau oxygénée, une tout autre espèce. Pour ajuster une équation, on ne touche qu’aux coefficients placés devant les formules.

Réflexe à retenir : pour ajuster, fais un tableau de comptage des atomes (une colonne à gauche de la flèche, une à droite) et ajuste les coefficients jusqu’à l’égalité parfaite. Les formules, elles, sont intouchables.