ENSEIGNER
jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Relations, structure-propriétés de la matière
Belgique  -  Seconde (4ème)  -  Chimie

Activité 2: Des tonnes d’eau qui flottent

 
Au cours de cette activité, les élèves utiliseront des modèles moléculaires pour expliquer la différence de densité de la glace et de l’eau et de ce fait, exploiteront la compétence à faire le lien entre structure chimique et propriétés

Corrigé: Des tonnes d’eau qui flottent

Le benzène solide coule dans le benzène liquide tandis que l’eau solide flotte sur l’eau liquide. A volume égal, à l’état solide, le benzène occupe un volume moindre qu’à l’état liquide. Dans l’eau liquide, l’empilement des molécules d’eau est plus compact et semble moins ordonné que celui que l’on peut observer sur le modèle de la glace.
L’élève pourra conclure que, dans un même volume, il y a plus de molécules dans le liquide que dans le solide. En passant par le concept de masse volumique, il conclura que, pour un même volume, la glace est plus légère que l’eau liquide.

Préparation: Des tonnes d’eau qui flottent

Les élèves sont amenés à visualiser des images et à répondre aux questions suivantes :
Sur la planète terre, la glace de ces icebergs flotte sur l’océan. Une expérience à visionner et à interpréter : le benzène et l’eau… NB : la vidéo peut être visionnée sans le son, cela n’entrave pas la compréhension de l’expérience. A partir des modèles de la structure, au niveau moléculaire, de l’eau liquide et de la glace, tels qu’ils sont établis par des scientifiques, les élèves sont amenés à expliquer comment il se fait que la phase solide de l’eau flotte sur sa phase liquide. Les boules rouges, dans les modèles moléculaires, représentent des atomes d’oxygène tandis que les boules blanches représentent des atomes d’hydrogène. Les deux modèles sont à la même échelle. Pour rappel : l’angle entre les liaisons O-H est de 104,5° modèles moléculaires de l’eau à l’état liquide modèles moléculaires de la glace (eau à l’état solide)

Comportement des élèves: Des tonnes d’eau qui flottent

- Pour formuler leur hypothèse, l’élève est amené à se référer à ses conceptions initiales, à développer, à argumenter sur base de ses observations.
Vidéo 1 : 00 03 21- 00 03 47/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-formhypo2.htm

- Les élèves se posent spontanément des questions en confrontant des données nouvelles (comme la formule du benzène) à certains pré-requis, comme par exemple, les conventions d’écriture de formules moléculaires (simplification des indices). Il est important de veiller à ce que les préconceptions ne consistent pas un frein à l’apprentissage.
Vidéo 2 : 00 05 39 – 00 05 52/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-conc2.htm

- Les élèves ont la possibilité de tester leur hypothèse par confrontation avec les nouvelles informations
Lien : indice d’apprentissage (validation- argumentation)
Vidéo 3 : 00 06 52 – 00 07 29/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-confrhypo2.htm
Vidéo 4 : 00 08 19 – 00 08 55/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-validhypo2.htm
Vidéo 5 : 00 09 25 –00 11 07/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-redhypo2.htm

- Les élèves font appel à leurs conceptions sur les pré-requis, comme ici, sur le concept de masse volumique
Vidéo 6 : 00 12 21 – 00 13 50/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-concmv2.htm
Vidéo 7 : 00 13 52 – 00 14 10/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-infhypo2.htm
Vidéo 8 : 00 14 59 – 00 16 37/ Compr-B-G10-Ch-P2-A2-evalhypo2.htm


Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

L’interaction élève/élève est moteur d’apprentissage. Le fait d’expliquer à un autre élève oblige l’apprenant à préciser, formuler, argumenter,…

(Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

C Regarde l’air est plus froid que le liquide,
A mais oui en été le continent se réchauffe et les mers se réchauffent aussi mais elle a plus de mal et la mer reste plus chaude après….

Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

Cet extrait fait partie d’un tout constitué des 2 séquences suivantes :
  • Compr_B_G10_Ch_P2_A2_conc2.mov
  • Compr_B_G10_Ch_P2_A2_confrhypo2.mov

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    C Différence entre l'eau et le benzène. Ca sonne bien avec le mot « essence »
    A … C’est quoi le benzène, Madame?
  • Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    Cet extrait fait partie d’un tout constitué des 2 séquences suivantes :
  • Compr_B_G10_Ch_P2_A2_conc2.mov
  • Compr_B_G10_Ch_P2_A2_confrhypo2.mov

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    A Ah ! c’est du benzène solide c’est pas de la glace ….
    C Regarde là il y a un problème…. Regarde c’est C6H6.
    A C’est quand même pas de l’eau
    C Non l’eau c’est H20.
    Pourquoi on n’a pas simplifié en faisant C et H …. Pourquoi on n’a pas simplifié ? Cela n’a peut-être rien à voir c’est peut-être une erreur de frappe. (appellent l’enseignante)
  • Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    L’enseignant veille à ce que les élèves formulent et valident eux-mêmes leurs hypothèses

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    C Est-ce que c’est possible qu’en se solidifiant la structure change et que cela fasse que ce soit plus lourd que l’état … par exemple qui se connecte avec d’autres hydrogènes ?
    P oui très bonne hypothèse tu pensais à cette hypothèse là pour le benzène
    C oui et pas pour l’eau.
    P Non pas pour l’eau mais pour l’eau quoi alors ?
    C Pour l’eau, l’inverse
    P Tu peux formuler ton hypothèse c’est une bonne idée, on vérifiera après. Cela, va vous pouvez bien l’écrire d’une manière très claire
    C C’est bon ou pas ?
    P Je ne sais pas si c’est bon. Le but du jeu ce n’est pas de corriger tout de suite

    Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    Formuler une hypothèse amène davantage les élèves à réfléchir et à exprimer clairement leurs idées. Ils semblent éprouver des difficultés à utiliser les termes adéquats

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    A et l’eau du benzène flotte sur la … glace …
    C ou tombe plutôt … on se comprend, quoi … et tombe au fond du benzène liquide en fait si tu veux bon là il y a le schéma je pensais tu vois bon c’est C6 H6 et donc apparemment il y a moyen de simplifier mais si l’eau n’est pas stable même quand elle est gelée … alors tu vois en gelant il s’accrocherait avec d’autres molécules et donc il serait plus lourd vu que regarde, deux molécules comme cela qui s’attachent ensemble c’est plus lourd qu’une seule alors c’est pour cela que cela tomberait dans le fond et l’H2O tu as un H un O et un H alors tu vois ça se séparerait et c’est pour cela que c’est plus léger que la molécule entière et c’est pour cela que cela remonte. C’est bizarre ce truc qui se casse… enfin je sais pas
    A si il se casserait ce serait plus de la glace,
    C ce serait plus de l’eau quoi…c’est vrai et l’eau c’est de l’oxygène …
    ce serait de l’OH, l’hydroxyde d’oxygène ce serait un truc comme cela
    Je note tout cela ou cela te paraît complètement débile ?
    A Cela me paraît un peu flou

    Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    Les élèves font appel à leurs conceptions antérieures concernant le concept de masse volumique

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    A,C en tout cas celles-là font des petits cristaux tandis que celles-là elles sont un peu plus dans tous les ordres, dans tous les trucs quoi.
    P Cela semble plus ordonné, et moins ordonné, c’est ça que tu veux dire ?
    C Elles sont plus structurées, elles ont l’air plus encastrées,
    P tu vois lequel correspond à l’eau ? Et lequel…
    C Celui là à l’eau …
    c’est-à-dire celui ci justement comme ils sont tous les uns dans les autres pour une même masse le poids sera plus élevé non ? Vu qu’ il y en a plus …
    P une petite idée mais tu utilises les notions qui ne sont pas adéquates
    C mais il faudrait densité et l’autre c’est masse volumique quoi ?
    P tu peux approfondir…Continue…
    C il n’y a pas aussi à l’état vapeur ?
    P dans masse volumique qu’est ce que tu entends ?
    C …je sais plus comment cela se calcule
    P qu’est-ce que tu entends par masse et volume ?
    C C’est la masse par rapport au volume, donc c’est pour un même volume et si on prend plusieurs corps c’est voir le poids qu’ils ont si on prend par exemple un cm3 d’eau on n’aura pas la même masse … densité
    P lequel aura la plus grande masse …dans le même volume ?
    C le liquide. Et c’est pour ça qu’il tombe dans le fond.
    P très bien

    Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    L’enseignant aide les élèves à progresser dans leur apprentissage en veillant toutefois à ne pas donner de réponse

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    P Maintenant il faut voir si cela correspond à l’hypothèse que vous aviez réalisée
    C non pas du tout
    P Eh bien, relisez votre hypothèse et essayez de trouver en quoi ceci diffère de votre hypothèse. Est-ce que cela diffère vraiment ou est-ce que l’idée, vous l’aviez déjà en tête ? Cette idée de masse et de volume…

    Activité n° 2: Des tonnes d’eau qui flottent

    Les élèves valident eux-mêmes leurs hypothèses

    (Double-cliquez sur la vidéo pour la lancer)

    A Et là … masse volumique …
    C en fait ils ont une structure beaucoup plus organisée et une masse volumique qui est moins importante c’est pour cela que la glace flotte sur l’eau et je suppose que le benzène c’est la même chose
    A … et regarde ….
    C mais j’ai changé de fenêtre c’est tout …
    et là tu vois cela a carrément des formes de carrés …tandis que là ils sont plic ploc dans tous les sens …
    mais regarde tu vois que là il y en a un à chaque fois en commun tandis que là ils n’en ont pas spécialement un en commun tu vois…
    et entre chaque il y a une petite boule en fait là ils emploient toutes leurs liaisons pour se connecter les uns aux autres tandis que là ils se partagent l’atome d’oxygène et d’hydrogène… confrontez votre hypothèse…. ça c’est la question trois.
    Donc en fait notre hypothèse est fausse…