Physique-Chimie • Seconde

Conservation de la matière
Transformations chimiques

Concepts & Exercices
\(\sum m_{réactifs} = \sum m_{produits}\)
\(\text{Loi de Lavoisier}\)
\(\text{Conservation des atomes}\)
Principes fondamentaux
2H₂ + O₂
2H₂O
🎯
Définition : La conservation de la matière est un principe fondamental affirmant que la matière ne peut être ni créée ni détruite dans une réaction chimique.
⚖️
Loi de Lavoisier : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" - la masse totale est conservée.
🔢
Conservation des atomes : Le nombre d'atomes de chaque élément est identique avant et après la réaction.
🔄
Équations équilibrées : Les coefficients stœchiométriques assurent la conservation de la matière.
💡
Conseil : Compter les atomes de chaque élément dans les réactifs et les produits
🔍
Attention : La masse totale est conservée, mais la masse de chaque substance peut varier
Astuce : Utiliser les coefficients stœchiométriques pour équilibrer l'équation
📋
Méthode : Vérifier que le bilan de matière est équilibré
Exercice 1
Vérifier la conservation de la matière dans la réaction : 2H₂ + O₂ → 2H₂O
Exercice 2
Vérifier la conservation des atomes dans la réaction : CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Exercice 3
Une réaction entre 10 g de A et 15 g de B produit 20 g de C. Est-ce conforme à la conservation de la matière ?
Exercice 4
Vérifier la conservation de la matière dans la réaction : 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃
Exercice 5
Si 8 g de O₂ réagissent avec du H₂ pour former 9 g de H₂O, quelle masse de H₂ a réagi ?
Exercice 6
Vérifier la conservation de la matière dans la réaction : 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂
Exercice 7
Lors de la combustion de 24 g de Mg, 40 g de MgO sont formés. Quelle masse d'O₂ a réagi ?
Exercice 8
Vérifier la conservation des atomes dans la réaction : NaOH + HCl → NaCl + H₂O
Exercice 9
Si une réaction chimique produit 12 g de produits à partir de 5 g de réactifs, y a-t-il conservation de la matière ?
Exercice 10
Vérifier la conservation de la matière dans la réaction : C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Combustion de l'hydrogène
Définition :

Conservation de la matière : Le nombre total d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs et les produits.

Équation équilibrée :

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

2H₂ → 4 atomes d'hydrogène

O₂ → 2 atomes d'oxygène

Total : 4H et 2O

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

2H₂O → 4 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène

Total : 4H et 2O

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 4H, 2O

Produits : 4H, 2O

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière est respectée

Réponse finale :

La réaction 2H₂ + O₂ → 2H₂O respecte la conservation de la matière : 4 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Compter les atomes de chaque élément dans les réactifs

• Compter les atomes de chaque élément dans les produits

• Comparer les résultats

2 Combustion du méthane
Définition :

Conservation des atomes : Chaque type d'atome doit être présent en même quantité avant et après la réaction.

Équation équilibrée :

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

CH₄ → 1 atome de carbone et 4 atomes d'hydrogène

2O₂ → 4 atomes d'oxygène

Total : 1C, 4H, 4O

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

CO₂ → 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène

2H₂O → 4 atomes d'hydrogène et 2 atomes d'oxygène

Total : 1C, 4H, 4O

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 1C, 4H, 4O

Produits : 1C, 4H, 4O

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation des atomes est respectée

Réponse finale :

La réaction CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O respecte la conservation des atomes : 1C, 4H, 4O des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Identifier chaque type d'atome dans les réactifs

• Identifier chaque type d'atome dans les produits

• Comparer les quantités de chaque type d'atome

3 Bilan de masse
Définition :

Conservation de la masse : La masse totale des réactifs doit égaler la masse totale des produits.

Loi de Lavoisier :

\(\sum m_{réactifs} = \sum m_{produits}\)

Étape 1 : Calculer la masse totale des réactifs

Masse de A = 10 g

Masse de B = 15 g

Masse totale des réactifs = 10 + 15 = 25 g

Étape 2 : Calculer la masse totale des produits

Masse de C = 20 g

Masse totale des produits = 20 g

Étape 3 : Comparer les masses

Masse des réactifs = 25 g

Masse des produits = 20 g

25 g ≠ 20 g

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière n'est pas respectée

Réponse finale :

La réaction n'est pas conforme à la conservation de la matière car 25 g de réactifs produisent seulement 20 g de produits.

Méthode de vérification :

• Additionner toutes les masses des réactifs

• Additionner toutes les masses des produits

• Comparer les sommes

4 Formation du chlorure d'aluminium
Définition :

Conservation de la matière : Le nombre total d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs et les produits.

Équation équilibrée :

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

2Al → 2 atomes d'aluminium

3Cl₂ → 6 atomes de chlore

Total : 2Al, 6Cl

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

2AlCl₃ → 2 atomes d'aluminium et 6 atomes de chlore

Total : 2Al, 6Cl

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 2Al, 6Cl

Produits : 2Al, 6Cl

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière est respectée

Réponse finale :

La réaction 2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃ respecte la conservation de la matière : 2 atomes d'aluminium et 6 atomes de chlore des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Compter les atomes de chaque élément dans les réactifs

• Compter les atomes de chaque élément dans les produits

• Comparer les résultats

5 Formation de l'eau
Définition :

Conservation de la masse : La masse totale des réactifs égale la masse totale des produits.

Loi de Lavoisier :

\(\sum m_{réactifs} = \sum m_{produits}\)

Étape 1 : Identifier les données connues

Masse de O₂ = 8 g

Masse de H₂O = 9 g

Masse de H₂ = ?

Étape 2 : Appliquer la conservation de la masse

Masse des réactifs = Masse des produits

Masse de H₂ + Masse de O₂ = Masse de H₂O

Étape 3 : Résoudre l'équation

Masse de H₂ + 8 g = 9 g

Masse de H₂ = 9 g - 8 g = 1 g

Étape 4 : Vérification

Réactifs : 1 g (H₂) + 8 g (O₂) = 9 g

Produits : 9 g (H₂O)

9 g = 9 g ✓

Réponse finale :

La masse de H₂ qui a réagi est de 1 g, ce qui respecte la conservation de la matière.

Méthode de calcul :

• Identifier les masses connues et inconnues

• Appliquer la loi de conservation de la masse

• Résoudre l'équation pour la valeur inconnue

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Décomposition du chlorate de potassium
Définition :

Conservation de la matière : Le nombre total d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs et les produits.

Équation équilibrée :

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

2KClO₃ → 2 atomes de potassium, 2 atomes de chlore, 6 atomes d'oxygène

Total : 2K, 2Cl, 6O

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

2KCl → 2 atomes de potassium et 2 atomes de chlore

3O₂ → 6 atomes d'oxygène

Total : 2K, 2Cl, 6O

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 2K, 2Cl, 6O

Produits : 2K, 2Cl, 6O

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière est respectée

Réponse finale :

La réaction 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂ respecte la conservation de la matière : 2K, 2Cl, 6O des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Compter les atomes de chaque élément dans les réactifs

• Compter les atomes de chaque élément dans les produits

• Comparer les résultats

7 Combustion du magnésium
Définition :

Conservation de la masse : La masse totale des réactifs égale la masse totale des produits.

Loi de Lavoisier :

\(\sum m_{réactifs} = \sum m_{produits}\)

Étape 1 : Identifier les données connues

Masse de Mg = 24 g

Masse de MgO = 40 g

Masse de O₂ = ?

Étape 2 : Appliquer la conservation de la masse

Masse des réactifs = Masse des produits

Masse de Mg + Masse de O₂ = Masse de MgO

Étape 3 : Résoudre l'équation

24 g + Masse de O₂ = 40 g

Masse de O₂ = 40 g - 24 g = 16 g

Étape 4 : Vérification

Réactifs : 24 g (Mg) + 16 g (O₂) = 40 g

Produits : 40 g (MgO)

40 g = 40 g ✓

Réponse finale :

La masse de O₂ qui a réagi est de 16 g, ce qui respecte la conservation de la matière.

Méthode de calcul :

• Identifier les masses connues et inconnues

• Appliquer la loi de conservation de la masse

• Résoudre l'équation pour la valeur inconnue

8 Neutralisation acido-basique
Définition :

Conservation des atomes : Chaque type d'atome doit être présent en même quantité avant et après la réaction.

Équation équilibrée :

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

NaOH → 1 atome de sodium, 1 atome d'oxygène, 1 atome d'hydrogène

HCl → 1 atome d'hydrogène, 1 atome de chlore

Total : 1Na, 1O, 2H, 1Cl

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

NaCl → 1 atome de sodium et 1 atome de chlore

H₂O → 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène

Total : 1Na, 1O, 2H, 1Cl

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 1Na, 1O, 2H, 1Cl

Produits : 1Na, 1O, 2H, 1Cl

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation des atomes est respectée

Réponse finale :

La réaction NaOH + HCl → NaCl + H₂O respecte la conservation des atomes : 1Na, 1O, 2H, 1Cl des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Identifier chaque type d'atome dans les réactifs

• Identifier chaque type d'atome dans les produits

• Comparer les quantités de chaque type d'atome

9 Bilan de masse impossible
Définition :

Conservation de la masse : La masse totale des réactifs doit égaler la masse totale des produits.

Loi de Lavoisier :

\(\sum m_{réactifs} = \sum m_{produits}\)

Étape 1 : Calculer la masse totale des réactifs

Masse des réactifs = 5 g

Étape 2 : Calculer la masse totale des produits

Masse des produits = 12 g

Étape 3 : Comparer les masses

Masse des réactifs = 5 g

Masse des produits = 12 g

5 g ≠ 12 g

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière n'est pas respectée

Réponse finale :

Il n'y a pas conservation de la matière car 5 g de réactifs ne peuvent pas produire 12 g de produits sans violation de la loi de Lavoisier.

Méthode de vérification :

• Additionner toutes les masses des réactifs

• Additionner toutes les masses des produits

• Comparer les sommes

10 Combustion du propane
Définition :

Conservation de la matière : Le nombre total d'atomes de chaque élément doit être identique dans les réactifs et les produits.

Équation équilibrée :

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Étape 1 : Compter les atomes dans les réactifs

C₃H₈ → 3 atomes de carbone et 8 atomes d'hydrogène

5O₂ → 10 atomes d'oxygène

Total : 3C, 8H, 10O

Étape 2 : Compter les atomes dans les produits

3CO₂ → 3 atomes de carbone et 6 atomes d'oxygène

4H₂O → 8 atomes d'hydrogène et 4 atomes d'oxygène

Total : 3C, 8H, 10O

Étape 3 : Comparer les atomes

Réactifs : 3C, 8H, 10O

Produits : 3C, 8H, 10O

Le nombre d'atomes est identique des deux côtés

Étape 4 : Conclusion

La conservation de la matière est respectée

Réponse finale :

La réaction C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O respecte la conservation de la matière : 3C, 8H, 10O des deux côtés.

Méthode de vérification :

• Compter les atomes de chaque élément dans les réactifs

• Compter les atomes de chaque élément dans les produits

• Comparer les résultats

Conservation de la matière Transformations chimiques