ENSEIGNER
mardi 26 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Transformation chimique et avancement
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 1: Dissolution

 
  1. Laisser tomber un grain de colorant (vert malachite) dans un grand bécher plein d’eau du robinet.

- Observer le grain de colorant et noter les observations.

- Proposer une représentation microscopique (c’est-à-dire des molécules qui constituent le colorant) avant qu’on l’introduise dans l’eau, puis après.

  1. Introduire un barreau magnétique dans le bécher et agiter.

- La représentation microscopique proposée à la question précédente peut-elle être réutilisée pour cette deuxième observation. La modifier si besoin.

 

 

  1. Dans les représentations proposées ci-dessous, chaque rond représente une molécule. Préciser quel(s) schéma(s) correspond(ent) au contenu du bécher après agitation.

 

 

  1. Justifier à l’aide du modèle pourquoi un seul schéma est correct. Préciser les numéros des énoncés utilisés pour éliminer les autres schémas.

But: Dissolution

a. Cette question permet à l’élève d’expliciter un lien entre une observation (macroscopique) et une interprétation (microscopique). Ceci permet au professeur :

  • de mieux connaître les différentes façons qu’ont les élèves de se représenter la matière.
  • de préparer les élèves à accepter la représentation que le professeur va imposer par la suite.

b. L’élève doit pouvoir confronter sa représentation microscopique à une deuxième observation. Ceci lui permet d’élargir le champ d’utilisation de sa représentation, et donc d’avoir un peu plus confiance en celle-ci. Cette question permet aussi à quelques élèves de remettre en cause et de changer leur représentation.

c. Cette question sert à préparer l’élève à l’utilisation du modèle microscopique qui sera fourni à la question suivante. On travaille ici sur l’aspect « qualitatif », mais aussi sur l’aspect quantitatif car le nombre de ronds dans les représentations n’est pas anodin.

d.Cette question permet de faire fonctionner finement le modèle dont certains énoncés doivent être utilisés pour justifier les réponses. L’élève confronte plusieurs aspects de la situation : l’expérience, la représentation et les phrases du modèle. En faisant des relations entre tous ces aspects, l’élève construit des connaissances.

Comportement des élèves: Dissolution

a. Les élèves doivent gérer le paradoxe que les grains doivent être dispersés alors que toute l’eau se colore. Ceci entraîne des réponses surprenantes comme la coloration des molécules de solvant, les molécules de colorant qui grossissent, …

Les résultats donnés dans cette question et les suivantes ont été obtenus sur environ 70 binômes, qui représentent 5 classes de trois lycées différents.

Représentation des élèves « avant introduction »:

- 81% des élèves représentent à priori le solide de manière compacte :

§ 66% utilisent une représentation proche de celle qui sera proposée par le professeur.

§ 15% rendent compte de l’aspect compact par des liaisons entre les boules. Ceci traduit soit une confusion, soit une extrapolation de ce qui a été appris au chapitre sur la liaison chimique. Par exemple :

§ - 19% représentent le solide sous forme de boules dispersées, d’une seule boule ou autre.

 

- Dans au moins 15% des copies, les élèves utilisent de manière visible leurs connaissances (de classe) pour représenter le solide (liaison entre les boules, nuage électronique, Franklin,…)

Représentation des élèves « après introduction et avant agitation» :

- 90% représentent la dispersion des particules du solide :

§ 37% une dispersion totale

§ 48% une dispersion par paquet, cohérente avec le fait qu’on voit encore souvent à ce stade du solide dans le bécher.

§ 5% une dispersion, même si l’aspect macroscopique est présent (filet avec ou sans particule).

- 10% ne représentent pas de dispersion parce qu’ils ne représentent qu’une molécule ou parce qu’ils ne répondent pas.

- La représentation du solvant intervient dans 18% des copies (autre forme, symbole, nom, etc.) alors que ça n’était pas demandé.

b. Exploitation « après introduction et après agitation » :

- 62% des élèves représentent le mélange homogène par des boules dispersées.

- 14% représentent le mélange homogène par une répartition régulière, et un resserrement, des boules pour former une architecture régulière. Exemple :

- 5,5% représentent encore des paquets : ceci peut être cohérent avec leur expérience (invérifiable).

- 15% autre (pas de réponse, réponse illisible, une seule bille à disperser, …)

Evolution des représentations entre le solide et après agitation :

- 67% des élèves passent d’une représentation compacte à une représentation dispersée après agitation.

- 16,5% passent d’un assemblage compact, à une représentation dispersée avant agitation, puis un assemblage plutôt compact et ordonné après agitation.

- 16,5% des réponses sont autres (pas de réponse, réponse macroscopique, etc.)

c.- Cohérence entre la représentation de la question 1b et le ou les n° de bécher choisi(s) : 

 

type

nombre

Cohérence (67%)

représentation hétérogène – bécher 3

1/73 (1,4%)

 

représentation dispersée – bécher 1 et/ou 4

48/73 (65,8%)

Incohérence (29%)

représentation collée ou serrée – bécher 1 et/ou 4

11/73 (15,1%)

 

autre

10/73 (13,7%)

Inexploitable (4%)

illisible ou paquet dispersé – bécher 1

3/73 (4,1%)

Environ 85% des élèves donnent, au moins, le bon n° de bécher. 

- Argumentation : les élèves argumentent peu (cela n’était pas demandé…) : parmi la vingtaine de réponses argumentées, on retrouve 14 fois la notion d’homogénéité et 8 fois l’implication du nombre de particules.

d.- 42% des copies utilisent correctement les énoncés du modèle en les citant et en les exploitant.

- La répartition des réponses après utilisation du modèle est :

§ Bécher 1 : 90% contre 56% qui ne citaient que le Bécher 1 dans la question précédente.

§ Bécher 4 : 6% contre 11 % dans la question précédente.

§ Autre : 4%

L’utilisation du modèle et une question fermée sur le nombre ont donc permis à 90 – 56 =34 % des élèves de revenir sur leur réponse à la question Q1c pour la corriger.

Corrigé: Dissolution

a. Le grain de colorant se disperse peu à peu. La solution se colore. Selon la quantité introduite et la taille des cristaux, on voit encore souvent des particules en suspension.

c. Il peut s’agir du bécher 1 qui contient le même nombre de rond que dans la représentation du solide, et dans lequel tous les ronds sont dispersés.

Il peut également s’agit du Bécher 4 qui propose une dispersion des ronds (il n’y a pas le même nombre de ronds, ce que les élèves ne sont pas obligés de voir tout de suite).

d. Seule la représentation 1 est correcte car :

-         d’après l’énoncé 3 micro, une solution est homogène si les molécules (ici les ronds) sont uniformément réparties parmi celles du solvant.

-         d'après l’énoncé 4 micro, lors d’une dissolution, le nombre de molécules (ici de ronds) qui constituaient le solide est identique au nombre de molécules qui se sont dispersées dans la solution.