Programme : Sciences de la nature








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CÉGEP SAINT-JEAN-SUR-RICHELIEU

Département Chimie - Physique

Plan de cours



Programme : Sciences de la nature
Cours : Chimie des solutions Code : 202-NYB-05
Nombre d’heures : 75 Nombre d’unités : 2 2/3
Pondération : 3-2-3 Préalable : Chimie 584 du secondaire



Professeurs

Local

Poste

Després Daniel

A-229

2175

Gaillot Geneviève

A-227

2315

Jacques Steve

A-212

2672

Landry Stéphane

A-227

2669










_________________________

___________

_________










Responsable du département







Després Daniel

A-229

2175





Session : A- 2008

Présentation du cours
Les étudiants en Sciences de la nature abordent le cours « Chimie des solutions » à la première session du programme, qu’ils soient du profil sciences de la santé et de la vie ou du profil sciences pures et appliquées. Ce cours vise essentiellement à appliquer, à compléter et à approfondir les connaissances du cours de chimie précédent, Chimie 584 du secondaire. L’étudiant y fera l’étude des propriétés des solutions, du phénomène de l’équilibre, de la cinétique chimique et des notions élémentaires d’oxydo-réduction et des piles électrochimiques. Il réalisera des expériences de laboratoire qui illustreront et qui aideront à mieux comprendre le contenu théorique du cours tout en l’initiant à de nouvelles techniques expérimentales.
Le cours de chimie des solutions s’appuie sur certains préalables en chimie, en mathématiques et en physique. L’étudiant pourra appliquer ses connaissances dans divers contextes interdisciplinaires. Il utilisera quelques notions de physique et résoudra des problèmes en faisant appel à différentes opérations mathématiques.
Certains éléments de contenu de ce cours constituent un préalable pour les cours de chimie générale et organique et certains autres seront utiles pour les cours de biologie dans le programme Sciences de la nature.

Compétence visée dans le cours
Énoncé de la compétence : Analyser les propriétés des solutions et les réactions en solution.

Contexte de réalisation :
À partir de situations théoriques
- individuellement;

- à l’occasion de résolutions de problèmes qualitatifs ou quantitatifs.

À partir de situations expérimentales
- au laboratoire, individuellement ou en équipe;

- à l’aide d’un protocole expérimental détaillé, d’une documentation scientifique proposée;

- à l’occasion de la rédaction d’un rapport de laboratoire.

Note sur la compétence :
- L’atteinte de la compétence nécessite la compréhension des propriétés des solutions, des phénomènes de l’équilibre et de la cinétique chimique.
- Les situations d’apprentissage doivent contribuer à préparer le terrain pour l’étude de la chimie générale et organique. L’élève devra utiliser la calculatrice, l’ordinateur et d’autres instruments appropriés. Des applications seront tirées de contextes de la vie courante.
- Les apprentissages suggérés par les divers éléments de la compétence serviront de base aux autres cours de chimie et aux cours de biologie dans le programme Sciences de la nature.




Éléments de la

compétence


Importance

relative (%)

Critères de performance


29952.Analyser les propriétés colligatives des solutions.


20 %


29952.1Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes relatifs aux propriétés des solutions.
29952.2Utilisation appropriée de la terminologie et du symbolisme.
29952.3Application concrète des propriétés des solutions.
29952.4Rigueur et cohérence de la démarche de résolutions de problèmes.
29952.5Application des acquis à de nouveaux domaines.


29953.Résoudre des problèmes relatifs aux équilibres chimiques.


40 %


29953.30848Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes relatifs aux équilibres chimiques.
29953.30849Analyse du phénomène d’équilibre chimique.
29953.30850Rigueur, cohérence de la démarche de résolutions de problèmes.
29953.30851Schématisation adéquate des situations présentées.
29953.30852Application des acquis à de nouveaux domaines.


29954.Résoudre des problèmes relatifs à la cinétique des réactions en solution.


10 %


29954.31184Application des lois de la cinétique chimique.
29954.31185Rigueur et cohérence de la démarche de résolutions de problèmes.
29954.31186Schématisation adéquate des situations présentées.


29955.Vérifier expérimen-talement quelques propriétés des solutions et déterminer expérimentalement quelques caracéris-tiques de réactions en solution.


30 %


29955.1Respect de la démarche scientifique, du protocole expérimental et des techniques d’expérimentation.
29955.2Respect des règles de sécurité et de protection de l’environnement.
29955.3Exactitude des calculs et estimation des incertitudes.
29955.4Présence des éléments constituants d’un rapport de laboratoire et respect des normes établies.




Objectifs de la formation fondamentale
Le Cégep Saint-Jean-sur-Richelieu s’est doté d’un projet de formation fondamentale. Parmi trente-deux objectifs retenus, il a choisi d’en privilégier quatre. Le Département de chimie propose quelques mesures pour en faciliter l’atteinte.


  1. Maîtriser la langue française orale et écrite et être capable de s’exprimer et d’écrire de façon cohérente.


L’élève devra accorder une attention particulière aux exercices et problèmes nécessitant la lecture et la compréhension d’un texte. Il devra aussi rédiger tous ses écrits dans un français correct.
29956.Développer des habiletés d’analyse, de synthèse, de critique à travers un processus de pensée logique.
Pour atteindre cet objectif, le professeur privilégiera les moyens suivants :
- des retours fréquents sur des notions déjà étudiées;

- en abordant des preuves ou exercices théoriques;

- en exigeant des solutions claires et détaillées, avec les justifications appropriées;

- en proposant des modèles de solution;

- en insistant toujours sur la compréhension des concepts de base pour limiter la mémorisation.
29957.Acquérir une méthode de travail intellectuel organisée et efficace.
Le professeur :
- insistera sur la lecture de la matière du cours à venir;

- favorisera la prise de notes et la production de résumés par les élèves, à la fin de chaque chapitre;

- accordera une grande attention à la rédaction de rapport de laboratoire;

- stimulera le travail continu.
29958.Maîtriser les habiletés mathématiques de base.

Le cours « Chimie des solutions » contribue à l’atteinte de l’objectif « Maîtriser les habiletés mathématiques de base » de la formation fondamentale. De plus, dans le cadre du programme Sciences de la nature, il contribue également à l’atteinte de certains des buts généraux suivants du programme :

29959.Développer des habiletés à faire une recherche documentaire.

Le cours Chimie des Solutions exige des étudiants qu’ils améliorent leurs habiletés à faire une recherche documentaire.
Par ailleurs, dans le cadre du programme Sciences de la nature, le cours Chimie organique I contribue également à l’atteinte de certains des buts généraux suivants du programme (page suivante) :


Les buts généraux du programme de sciences de la nature


  1. Appliquer la démarche scientifique.

  2. Résoudre des problèmes de façon systématique.

  3. Utiliser des technologies appropriées de traitement de l’information.

  4. Raisonner avec rigueur.

  5. Communiquer de façon claire et précise.

  6. Apprendre de façon autonome.

  7. Travailler en équipe.

  8. Établir des liens entre la science, la technologie et l’évolution de la société.

  9. Identifier son système de valeur.

  10. Situer le contexte d’émergence et de développement des concepts scientifiques.

  11. Développer des attitudes propres au travail scientifique.

  12. Traiter des situations nouvelles à partir de ses acquis.





Objectifs d’apprentissage


Séquence

d’apprentissage

(périodes)


Éléments

de

compétence



Objectifs visés


Éléments de

contenu


18


1


1.1 Connaître les concepts, les lois et les théories pour comprendre les propriétés des solutions ainsi que les facteurs qui les influencent.

1.2 Utiliser correctement la terminologie et le symbolisme reliés à la chimie inorganique.

1.3 Interpréter des graphiques et les relier aux phénomènes étudiés.

1.4 Résoudre des problèmes faisant appel à la composition, à la dilution de différentes solutions et aux propriétés colligatives en utilisant une démarche cohérente et en appliquant les opérations mathématiques appropriées.

1.5 Citer quelques applications pratiques des propriétés colligatives dans la vie courante.



- Nomenclature inorganique

- Unités de concentration

- Calculs volumétriques

- Propriétés colligatives des solutions électro-lytiques et non électro-lytiques


31


2


2.1 Connaître les concepts, les lois et les théories pour comprendre le phénomène d’équilibre chimique.

2.2 Appliquer correctement le principe de Le Chatelier aux phénomènes étudiés.

2.3 Appliquer les concepts et les principes appropriés pour calculer le pH, les concentrations des espèces présentes à l’équilibre et les quantités relatives des réactifs nécessaires à la préparation d’une solution aqueuse ou d’une solution tampon de pH déterminé.

2.4 Connaître les concepts, les lois et les théories pour comprendre l’électrochimie.

2.5 Appliquer les concepts et les principes appropriés à l’électrolyse et aux piles électrochimiques.


- Équilibre chimique; systèmes homogènes et hétérogènes.

- Principe de Le Chatelier.

- Concepts d’acide et de base.

- Équilibre acide-base.

- Solutions tampons

- Réaction et titrage acide/base en milieu aqueux.

- Équilibre ionique

- Équilibre d’oxydo-réduction





Stratégies d’enseignement-apprentissage


Stratégies d’évaluation des apprentissages


Formules

d’enseignement


Activités

d’apprentissage


Évaluations

formatives


Évaluations sommatives



Exposé magistral
Dialogue avec le groupe


Lecture
Prise de notes
Exercices en groupe ou individuellement en classe
Exercices à la maison
Atelier(s)




Atelier(s)
et
exercices


Examen de deux périodes

(portant sur le premier élément de compétence).



Exposé magistral
Dialogue avec le groupe


Lecture
Prise de notes
Exercices en groupe ou individuellement en classe.
Exercices à la maison
Atelier(s)




Ateliers
et
exercices


Examen de deux périodes

(portant sur une partie du deuxième élément de compétence).




Objectifs d’apprentissage


Séquence

d’apprentissage

(périodes)


Éléments

de

compétence



Objectifs visés


Éléments de

contenu


8


3


3.1 Connaître les concepts, les lois et les théories essentielles à la compréhension de la cinétique chimique.

3.2 Analyser clairement l’influence des principaux facteurs et leurs effets sur la vitesse et sur le mécanisme des réactions chimiques.

3.3 Résoudre des problèmes faisant appel à la cinétique chimique en utilisant, le cas échéant, des représentations graphiques ou une démarche cohérente et en appliquant les opérations mathéma-tiques appropriées.



- Aspect qualitatif.

- Équation de vitesse

différentielle.

- Équation de vitesse intégrée (ordres 0, 1 et 2).

- Constante de vitesse.

- Temps de demi-réaction.


18


4


4.1 Maîtriser quelques techniques expérimen-tales de base utilisées en chimie.

4.2 Manipuler correctement les instruments de base régulièrement utilisés.

4.3 Appliquer fidèlement un protocole expérimental.

4.4 Appliquer rigoureu-sement des normes de base de la rédaction des rapports de laboratoire.

4.5 Appliquer les règles de sécurité dans un laboratoire et de protection de l’environ-nement.


- Mesure de quelques grandeurs physiques, évaluation de la précision des instruments de mesures et utilisation de la balance analytique.

- Analyses quantitatives.

- Études comparatives des grandeurs physiques, des lois, etc.



Stratégies d’enseignement-apprentissage


Stratégies d’évaluation des apprentissages


Formules

d’enseignement


Activités

d’apprentissage


Évaluations

formatives


Évaluations sommatives



Exposé magistral
Dialogue avec le groupe


Lecture
Prise de notes
Exercices en groupe ou individuellement en classe
Exercices à la maison
Atelier(s)





Atelier(s)
et

exercices


Examen synthèse (partie théorique) de trois heures portant sur les trois premiers éléments de compétence.
(À la fin de la session)



Courts exposés magistraux
Travaux pratiques


Lecture

Prise de notes
Séances de laboratoire
Rédaction des rapports de laboratoire





Tests, prélabs, postlabs
Examen synthèse (partie expérimentale) de 2 périodes portant sur le quatrième élément de compétence (les techniques de manipulation, la théorie des expériences et les questions « postlab »).



ÉVALUATION


Formules d’évaluation


Nombres de périodes


Pondération


Semaines


Premier examen partiel


deux périodes


15 %


à déterminer


Deuxième examen partiel


deux périodes


20 %


à déterminer


Examen synthèse théorique commun à la section chimie


trois heures


30 %


semaines d’évaluation


Examen synthèse pratique commun à la section chimie


deux périodes


15 %


dernière semaine de cours


* Mini-travaux




20 %



* Les modalités d’évaluation des mini-travaux seront déterminées par le professeur.
Les étudiants se trouvant en situation d’échec à la fin de la session pourront réussir le cours aux conditions suivantes :
a) avoir obtenu une moyenne générale minimale de 50 % durant la session (examens partiels et mini-travaux);

et

b) avoir obtenu une note minimale de 60 % lors de l’examen de laboratoire;

et

c) avoir obtenu une note minimale de 60 % lors de l’examen synthèse théorique.

Médiagraphie
Livre de base obligatoire :
BOISCLAIR, Gilles et Jocelyne PAGÉ. Guide des sciences expérimentales, 3e édition, 2004, ERPI.

ZUMDAHL, S. S. Chimie des solutions, 3e édition, 2007, C.E.C.
Livres de référence :
CHANG, Raymond et Luc PAPILLON. Chimie fondamentale, volume 2, 2e édition, 2002, Chenelière/McGraw-Hill.

FLAMAND, Eddy et Jean-Luc ALLARD. Chimie des solutions, 2e édition, 2003, Modulo.

HILL, John W. et Ralph H. PETRUCCI. Chimie des solutions, 2003, ERPI.

REGER, Daniel L., Scott R. GOODE et Edward E. MERCER. Chimie des solutions, 2001, Études Vivantes.

TOURNIER, M., et M. SERVANT. Chimie 2, C.E.C., 1983. Livre 1 : Les équilibres de phases, Livre 2 : Les équilibres chimiques, La cinétique chimique.




Politique d’évaluation des apprentissages (PEA)
Les élèves sont invités à prendre connaissance de la politique d’évaluation des apprentissages du collège qui se trouve dans le cahier de programme en Sciences de la nature.
Aucune absence aux séances de laboratoire ne sera tolérée à moins de raisons très sérieuses. L’élève qui, pour des raisons majeures, ne peut être présent à une séance de travaux pratiques en laboratoire doit en aviser son professeur le plus tôt possible, dans la semaine. L’élève sera alors invité à reprendre individuellement son expérience et ce, le plus rapidement possible. Toute absence non motivée entraîne une note de zéro (0).

La présence aux activités d’évaluation est obligatoire. Dans le cas d’une évaluation sommative, une absence non motivée entraîne automatiquement la note zéro (0).
En cas d’absence imprévue à une activité d’évaluation sommative, l’élève doit prendre contact avec l’enseignant et lui déposer des pièces justificatives. La pondération de l’examen synthèse théorique englobera alors celle de l’examen omis (mini-test, examens partiels I et II).
En cas d’une absence anticipée pour un motif grave à une activité d’évaluation formative ou sommative, l’élève doit prendre un arrangement avec l’enseignant concerné, avant le moment prévu pour l’activité.

Politique du département de Chimie-Physique
Révision de la note finale de l’élève
Les notes finales comprises entre 55 % et 59 % sont automatiquement révisées par les membres du département avant que ces notes soient transmises au registraire.
Le Département de Chimie-Physique rajoute les points suivants à la politique de révision de note pour les notes finales inférieures à 55 %:

  1. le département souhaite que l’élève communique avec son professeur pour demander la vérification de sa note s’il croit qu’il y a eu une erreur au niveau de la correction, du calcul, de la transcription, etc.;

  2. le comité de révision de note se réunira simplement pour vérifier la note finale inscrite sur le bulletin, s’il y a lieu, et pour compléter le document administratif de la révision de note.



Politique du cours


  • L’élève se doit de consulter régulièrement ses courriels (Groupwise et/ou sur Decclic) afin d’obtenir la documentation et /ou l’information requise(s) pour le cours.




  • Advenant le cas d’une absence motivée aux examens finaux pratique et/ou théorique, l’élève reprendra ceux-ci en janvier pour la session d’automne et en juin ou août pour la session d’hiver.


Politique du français
Conformément à une décision unanime des professeurs de la section chimie, les politiques suivantes seront mises en vigueur :
- une note pouvant aller jusqu’à 10 % des points sera enlevée pour les fautes de syntaxe et d’orthographe relevées dans tout travail d’étudiant;
- un étudiant pourra être invité à reprendre un travail si la qualité du français laisse trop à désirer.

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