Concepts prescrits7
Les concepts prescrits sont regroupés autour de concepts généraux se rapportant aux gaz, à l’aspect énergétique des transformations, à la vitesse de réaction et à l’équilibre chimique. Ils sont présentés dans un tableau à deux colonnes. Dans la première colonne figurent les concepts généraux ainsi que les orientations qui précisent et contextualisent les assises conceptuelles, tout en laissant une certaine latitude à l’enseignant. À l’occasion, des notes fournissent des précisions supplémentaires sur la portée des concepts et les limites à donner à leur étude. La deuxième colonne présente une liste non limitative des concepts prescrits. Il est en effet souhaitable que la richesse des situations d’apprentissage et d’évaluation permette de dépasser les exigences minimales.
Par la suite est présenté un tableau de repères culturels. Destinés à enrichir les situations d’apprentissage et d’évaluation, ces repères contribuent à donner un caractère intégratif aux activités pédagogiques en les ancrant dans la réalité sociale, historique, culturelle ou quotidienne des élèves. Ils permettent souvent d’établir des liens avec les domaines généraux de formation et avec d’autres domaines d’apprentissage
.
Orientations
|
Concepts prescrits
|
Gaz
L’utilisation répandue des gaz dans de nombreux domaines de l’activité humaine justifie l’étude de la réactivité de certaines substances gazeuses. Cela nous renseigne, entre autres, sur leur utilisation possible et sur la manière de les manipuler en toute sécurité.
Les similitudes observées dans le comportement des gaz (compressibilité, expansion, diffusion, forme et volume indéfinis, etc.) ont conduit à l’élaboration de la théorie cinétique moléculaire. Au début du deuxième cycle, l’étude des gaz portait sur la relation entre la pression et le volume. Elle se poursuit dans ce programme avec la loi générale des gaz et la loi des gaz parfaits. L’utilisation de la loi de Dalton, aussi appelée « loi des pressions partielles », s’avère pertinente dans l’étude des mélanges gazeux. L’emploi de ces lois suppose une maîtrise des opérations mathématiques relatives à la conversion d’unités de mesure et le traitement d’expressions algébriques à plusieurs variables.
L’hypothèse d’Avogadro permet de comprendre les combinaisons volumétriques lors des réactions chimiques en phase gazeuse. Corollaire de cette hypothèse, le volume molaire simplifie les calculs relatifs aux quantités de gaz consommées ou produites. Les volumes molaires retenus sont ceux établis aux conditions de température et de pression normales (0 °C et 101,3 kPa) et aux conditions de température ambiante et de pression normale (25 °C et 101,3 kPa).
|
Propriétés chimiques des gaz
Propriétés physiques des gaz
Théorie cinétique des gaz
Loi générale des gaz
Loi des gaz parfaits
Loi de Dalton
Hypothèse d’Avogadro
Volume molaire gazeux
|
Aspect énergétique des transformations
Le bilan énergétique d’une transformation peut être représenté sous la forme d’un diagramme d’énergie. La construction et l’interprétation d’un tel diagramme mettent en évidence la variation de l’enthalpie (énergie emmagasinée sous forme cinétique et potentielle) des substances impliquées et certains aspects de la cinétique chimique, comme l’énergie d’activation.
L’additivité des chaleurs de réaction (loi de Hess) ou des enthalpies de liaison figure parmi les méthodes qui permettent d’évaluer la chaleur molaire des réactions. La calorimétrie permet, quant à elle, la détermination expérimentale des quantités de chaleurs impliquées lors de certaines transformations.
|
Diagramme énergétique
Énergie d’activation
Variation d’enthalpie
Chaleur molaire de réaction
|
Vitesse de réaction
Le rythme auquel les réactifs se transforment en produits est soumis à l’influence de plusieurs facteurs (nature des réactifs, concentration, surface de contact, température, catalyseurs). Les possibilités d’intervention sont donc multiples lorsqu’il s’agit d’accélérer ou de ralentir les changements qui s’opèrent dans la matière.
L’intérêt de la loi des vitesses de réaction réside dans l’écriture d’expressions algébriques qui permettent de comparer les vitesses de diverses réactions chimiques et, dans certains cas, d’en calculer la valeur numérique. Cette loi favorise une meilleure compréhension de la nature dynamique de l’équilibre et conduit à l’expression mathématique des constantes d’équilibre.
|
Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
Nature des réactifs
Concentration
Surface de contact
Température
Catalyseurs
Loi des vitesses de réaction
|
Équilibre chimique
L’équilibre dynamique est un état qui caractérise de nombreux systèmes chimiques, physiques et biologiques. L’étude qualitative de l’état d’équilibre et des facteurs qui l’influencent est exigée. Le principe de Le Chatelier sert, entre autres, à prévoir l’évolution des systèmes dont les conditions ont été modifiées.
Quel que soit le système considéré, l’interprétation et le calcul de l’expression de la constante d’équilibre (constante d’ionisation de l’eau, constantes d’acidité et de basicité, constante du produit de solubilité) permettent de traiter à la fois des aspects qualitatifs et quantitatifs de l’équilibre chimique. Lorsque cela est nécessaire, le recours aux équations du premier ou du deuxième degré est de rigueur.
La constante d’ionisation de l’eau permet de comprendre l’interdépendance entre les concentrations molaires des ions hydronium et hydroxyde. La détermination de l’une ou l’autre de ces concentrations molaires permet, avec l’emploi des fonctions logarithmiques, le calcul du pH des solutions aqueuses. La maîtrise de la notation scientifique est requise.
Note : Lors du traitement numérique des constantes d’équilibre, il est souhaitable que les systèmes étudiés se composent de substances simples, dont les formules moléculaires sont de type XY, XY2 ou X2Y.
|
Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
Concentration
Température
Pression
Principe de Le Chatelier
Constante d’équilibre
Constante d’ionisation de l’eau
Constantes d’acidité et de basicité
Constante du produit de solubilité
Relation entre le pH et la concentration molaire des ions hydronium et hydroxyde
|
Repères culturels possibles
|
Histoire
|
Ressources du milieu
|
Événement
|
Amedeo Avogadro
Robert Boyle
Jacques Charles
Louis Joseph Gay-Lussac
Antoine Laurent de Lavoisier
Henry Louis Le Chatelier
Edme Mariotte
Maud Leonora Menten
William Thomson
|
Association francophone pour le savoir (ACFAS)
Conseil de développement du loisir scientifique (CDLS)
Conseil national de recherches Canada (CNRC)
Institut de chimie du Canada (ICC)
Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA)
|
Expositions scientifiques
Prix Nobel de chimie
|
Démarches, stratégies, attitudes et techniques
Cette section porte sur les démarches, les stratégies, les attitudes et les techniques ciblées par le programme. Bien que distincts des concepts, ces éléments contribuent tout autant au développement des compétences. Ils s’inscrivent dans une perspective de consolidation des éléments abordés au cours des deux premières années du deuxième cycle.
Démarches
Les démarches méritent une attention particulière. Elles ne doivent pas être mises en œuvre isolément, mais dans des situations d’apprentissage et d’évaluation qui font appel à plusieurs d’entre elles. L’utilisation cohérente des démarches et leur articulation constituent une manifestation de compétence.
Cinq démarches sont présentées ici : les démarches de modélisation, d’observation et d’analyse ainsi que les démarches expérimentale et empirique.
Démarche de modélisation
La démarche de modélisation consiste à construire une représentation destinée à concrétiser une situation abstraite, difficilement accessible ou carrément invisible. Le modèle élaboré peut prendre diverses formes : texte, dessin, formule mathématique, équation chimique, programme informatique ou maquette. Au fur et à mesure que la démarche progresse, le modèle se raffine et se complexifie. Il peut être valide pendant un certain temps et dans un contexte spécifique. Mais, dans plusieurs cas, il est appelé à être modifié ou rejeté. Il importe également de considérer le contexte dans lequel il a été construit. Il doit faciliter la compréhension de la réalité, expliquer certaines propriétés de ce qu’il vise à représenter et permettre la prédiction de nouveaux phénomènes observables.
Démarche d’observation
La démarche d’observation est un processus actif qui permet d’interpréter des faits selon des critères déterminés par l’observateur ainsi que par ce qui fait consensus dans un cadre disciplinaire donné. À la lumière des informations recueillies, les élèves doivent en arriver à une nouvelle compréhension des faits qui reste toutefois tributaire du contexte dans lequel s’effectue l’observation. Par sa manière d’interpréter et d’organiser les informations, l’observateur fait une relecture du monde physique en tenant compte de ses présupposés et des schémas conceptuels qui font partie intégrante de la grille qu’il applique aux faits observés. Ainsi, toute observation repose déjà sur l’établissement d’un modèle théorique provenant de celui qui observe.
Démarche d’analyse
L’analyse d’un phénomène, d’un objet ou d’un système vise à reconnaître les éléments qui les déterminent ou les composent ainsi que les interactions entre ces éléments. Elle permet d’en identifier les composantes structurales et fonctionnelles, qui peuvent être analysées à leur tour, et de déterminer leurs liens hiérarchiques ou leurs liens d’interdépendance. Dans certains cas, cette démarche amène à tirer profit d’une connaissance plus globale du système pour déterminer la fonction des parties et les relations qu’elles entretiennent. Elle permet alors de mettre à jour la dynamique d’un système complexe et d’examiner son comportement dans la durée. Cet aspect de la démarche d’analyse se révélera particulièrement fécond dans l’étude de phénomènes ou d’applications.
Démarche expérimentale
La démarche expérimentale implique d’abord la formulation de premières explications. Elle permet d’amorcer une tentative de réponse et de définir le cadre dans lequel se fera l’expérimentation. L’expérimentateur doit ensuite s’engager dans l’élaboration d’un protocole dans lequel il reconnaîtra un certain nombre de variables en vue de les manipuler. Le but de ce protocole expérimental sera de faire émerger des éléments observables ou quantifiables, de les mettre en relation et de les confronter aux hypothèses émises. Les interactions entre les diverses phases de la démarche expérimentale permettent de soulever de nouveaux questionnements, de formuler de nouvelles hypothèses, d’apporter des ajustements à sa mise en œuvre et de prendre en compte les limites de l’expérimentation.
Démarche empirique
La démarche empirique est une recherche de terrain sans manipulation de variables. L’absence de manipulation n’enlève rien à sa validité méthodologique. Un sondage, par exemple, est une démarche empirique qui n’a rien d’aléatoire. Les modèles intuitifs sont bien souvent à l’origine de cette démarche. Elle peut se révéler adéquate dans certaines situations puisqu’elle permet d’explorer et de se représenter les éléments d’un problème. Souvent, elle génère plusieurs idées et permet d’émettre des hypothèses et de concevoir des théories provisoires. Elle permet également de mettre au point des techniques et d’explorer des avenues possibles pour d’autres recherches.
Stratégies
Certaines stratégies, mobilisées et utilisées dans un contexte scientifique, soutiennent le développement des trois compétences de la discipline.
Stratégies d’exploration | Stratégies d’analyse |
Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques et contextuelles éventuellement utiles pour cerner un problème ou prévoir des tendances
Évoquer des problèmes similaires déjà résolus
Généraliser à partir de plusieurs cas particuliers structurellement semblables
Anticiper les résultats d’une démarche
Élaborer divers scénarios possibles
Explorer diverses pistes de solution
Envisager divers points de vue liés aux problématiques scientifiques
|
Déterminer les contraintes et les éléments importants de la résolution d’un problème
Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. inférer, induire, déduire, comparer, classifier, sérier) pour traiter des informations
Raisonner par analogie pour traiter des informations et adapter ses connaissances scientifiques
Sélectionner des critères pertinents qui permettent de se situer au regard d’une problématique scientifique
|
Attitudes
L’adoption de diverses attitudes facilite l’engagement des élèves dans les démarches utilisées et leur responsabilisation par rapport à eux-mêmes et à la société. Les attitudes constituent ainsi un facteur important dans le développement des compétences.
Attitudes intellectuelles | Attitudes comportementales |
Curiosité
Sens de l’initiative
Goût du risque intellectuel
Intérêt pour la confrontation des idées
Considération de solutions originales
Rigueur intellectuelle
Objectivité
Sens du travail méthodique
Souci de précision dans la mesure et le calcul
Souci d’une langue juste et précise
|
Discipline personnelle
Autonomie
Souci d’efficacité
Souci d’efficience
Persévérance
Sens du travail soigné
Sens des responsabilités
Sens de l’effort
Coopération efficace
Souci de la santé et de la sécurité
Respect de la vie et de l’environnement
Écoute
Respect de soi et des autres
Esprit d’équipe
Solidarité internationale à l’égard des grands problèmes de l’heure
|
Techniques
Souvent incontournables, les techniques renvoient à des procédés méthodiques qui balisent la mise en pratique de connaissances théoriques. Les techniques énumérées ci-dessous sont prescrites, au même titre que les concepts.
Techniques liées aux manipulations
|
Utilisation sécuritaire du matériel de laboratoire ou d’atelier
Utilisation d’instruments d’observation
Préparation de solutions
Collecte d’échantillons
|
Techniques liées aux mesures
|
Vérification de la fidélité, de la justesse et de la sensibilité des instruments de mesure (étalonnage, ajustage)
Utilisation d’instruments de mesure
Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs, incertitudes liées aux mesures, erreurs)
Note : Lors d’opérations mathématiques sur les mesures, le calcul d’incertitude n’est pas exigé.
|
Bibliographie
Culture scientifique et technologique
BINDI, Christophe. Dictionnaire pratique de la métrologie : Mesure, essai et calculs d'incertitudes, France, La Plaine Saint-Denis, AFNOR, 2006, 380 p.
CONSEIL DE LA SCIENCE ET DE LA TECHNOLOGIE. La culture scientifique et technique au Québec : Un bilan, rapport de conjoncture, Québec, gouvernement du Québec, 2002, 215 p.
HASNI, Abdelkrim. La culture scientifique et technologique à l’école : De quelle culture s’agit-il et quelles conditions mettre en place pour la développer?, communication présentée au 70e Congrès de l’ACFAS, Québec, Université Laval, 2002, 25 p.
ORGANISATION INTERGOUVERNEMENTALE DE LA CONVENTION DU MÈTRE. Le Système international d’unités, France, BIPM, 8e éd., 2006, 180 p.
THOUIN, Marcel. Notions de culture scientifique et technologique : Concepts de base, percées historiques et conceptions fréquentes, Québec, MultiMondes, 2001, 480 p.
Didactique de la science
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Science for All Americans, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 272 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Benchmarks for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 420 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Atlas of Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 165 p.
AMERICAN ASSOCIATION FOR THE ADVANCEMENT OF SCIENCE. Designs for Science Literacy, Project 2061, New York, Oxford University Press, 1993, 300 p.
CANADA, CONSEIL DES MINISTRES DE L’ÉDUCATION. Cadre commun de résultats d’apprentissage en sciences de la nature, Toronto, gouvernement du Canada, 1997, 261 p.
DE SERRES, Margot et autres. Intervenir sur les langages en mathématiques et en science, Montréal, Modulo, 2003, 390 p.
FOUREZ, Gérard. Alphabétisation scientifique et technique : Essai sur les finalités de l’enseignement des sciences, Bruxelles, De Boeck Université, 1994, 219 p.
GIORDAN, André. Une didactique pour les sciences expérimentales, Paris, Belin, 1999, 239 p.
POTVIN, Patrice, Martin Riopel et Steve Masson. Regards multiples sur l’enseignement des sciences, Québec, MultiMondes, 2007, 464 p.
QUÉBEC, MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION. Programmes d’études. Secondaire. Chimie 534, Québec, gouvernement du Québec, 1992, 252 p.
Annexe A : Contextualisation des apprentissages
Cette annexe présente, pour chacun des concepts généraux du programme de chimie, un rappel des concepts prescrits qui s’y rapportent, diverses pistes de contextualisation ainsi que les concepts abordés dans les programmes de science et technologie antérieurs. Ceux-ci peuvent contribuer à l’appropriation des concepts qui sont prescrits dans ce programme. Les pistes de contextualisation proposées évoquent des phénomènes et des applications susceptibles de réactiver des acquis. Véritables points de convergence, ces pistes visent à favoriser le développement des trois compétences disciplinaires et l’élaboration des concepts ciblés. Proposées à titre indicatif afin de soutenir l’intervention pédagogique, elles offrent la possibilité d’intégrer des connaissances scientifiques, technologiques et mathématiques. D’autres contextes peuvent également être porteurs de sens et il revient aux enseignants de privilégier ceux qui sont les plus susceptibles de servir les intérêts des élèves.
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement
Gaz
|
Concepts prescrits
|
Propriétés chimiques des gaz
Propriétés physiques des gaz
Théorie cinétique des gaz
Loi générale des gaz
Loi des gaz parfaits
Loi de Dalton
Hypothèse d’Avogadro
Volume molaire gazeux
|
Pistes de contextualisation
|
Moteur à combustion interne
Montgolfière, dirigeable et ballon-sonde
Pompe à air
Manutention, utilisation et stockage des substances gazeuses
Plongée sous-marine
Maladies respiratoires
Utilisations médicales des gaz (anesthésie, réanimation, etc.)
Utilisations agroalimentaires des gaz (conservation, mûrissement, gazéification, etc.)
Gaz de l’atmosphère primitive
Éruption volcanique
Appareil fonctionnant au gaz
Couche d’ozone
Appareils de mesure et de réglage associés au gaz (manomètre, sphygmomanomètre, baromètre, etc.)
Filtres et masques à gaz
|
Concepts abordés antérieurement
|
Univers matériel
|
Univers vivant
|
Terre et espace
|
Univers technologique
|
États de la matière
Changement de phase
Pression, volume, température
Modèle particulaire
Atome et molécule
|
Système respiratoire
Écotoxicologie (contaminant)
Transformation des aliments
|
Conditions favorables au développement de la vie
Contamination
Pergélisols
Grands épisodes de l’histoire du vivant
|
Matériaux (dégradation et protection)
Alliages à base de fer
Métaux et alliages non ferreux
|
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Aspect énergétique des transformations
|
Concepts prescrits
|
Diagramme énergétique
Énergie d’activation
Variation d’enthalpie
Chaleur molaire de réaction
|
Pistes de contextualisation
|
Réfrigération et climatisation
Pochettes réfrigérantes ou chauffantes
Rendement énergétique des carburants
Choix alimentaire
Régulation de la chaleur dans la géosphère
Centrale solaire (panneau solaire)
Combustible fossile
Produits pétroliers et biocarburants
|
Concepts abordés antérieurement
|
Univers matériel
|
Univers vivant
|
Terre et espace
|
Univers technologique
|
Liaison chimique
Réactions endothermique et exothermique
|
Intrants et extrants
Valeur énergétique des aliments
Dynamique des écosystèmes
Flux de matière et d’énergie
|
Échelle des temps géologiques
Manifestations naturelles de l’énergie
Flux d’énergie émis par le soleil
Ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
|
Biotechnologies (biodégradation des polluants)
|
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Vitesse de réaction
|
Concepts prescrits
|
Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
Nature des réactifs
Concentration
Surface de contact
Température
Catalyseurs
Loi des vitesses de réaction
|
Pistes de contextualisation
|
Vitesse de combustion
Moyens de protection contre les incendies
Convertisseur catalytique
Catalyseur et inhibiteur
Additif alimentaire
Réaction enzymatique
Pharmacocinétique (action, élimination des médicaments)
Matière plastique biodégradable
Vitesse de dissolution des engrais
Traitement des surfaces (protection)
|
Concepts abordés antérieurement
|
Univers matériel
|
Univers vivant
|
Terre et espace
|
Univers technologique
|
Concentration
Température
Pression
|
Transformation des aliments
Dynamique des communautés (perturbation)
Empreinte écologique
|
Types de sols
Couches stratigraphiques
|
Biotechnologies (pasteurisation, biodégradation des polluants, traitement des eaux usées)
Alliages à base de fer
Métaux et alliages non ferreux
Bois et bois modifiés
Matières plastiques
Céramiques
Matériaux composites
Matériaux (dégradation et protection)
|
Contextualisation des concepts de chimie et liens avec les concepts abordés antérieurement (Suite)
Équilibre
|
Concepts prescrits
|
Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
Concentration
Température
Pression
Principe de Le Chatelier
Constante d’équilibre
Constante d’ionisation de l’eau
Constantes d’acidité et de basicité
Constante du produit de solubilité
Relation entre le pH et la concentration molaire des ions hydronium et hydroxyde
|
Pistes de contextualisation
|
Produit d’entretien ménager
Procédé Haber
Aquariophilie
Produit d’entretien des piscines
Contrôle du pH sanguin
Contrôle de l’acidité gastrique
Impact de l’activité humaine sur les cycles biogéochimiques
Biocides (pesticide, insecticide, etc.)
Ozone stratosphérique
Dépollution physico-chimique des sols
|
Concepts abordés antérieurement
|
Univers matériel
|
Univers vivant
|
Terre et espace
|
Univers technologique
|
Dissociation électrolytique
Échelle pH
Neutralisation acidobasique
Stœchiométrie
|
Photosynthèse et respiration
Maintien de l’équilibre sanguin
Adaptation physique et comportementale
|
Contamination
Cycle du carbone, de l’azote et du phosphore
Cycle de l’eau
Effet de serre
|
Biotechnologies (biodégradation des polluants, traitement des eaux usées)
Matériaux composites
|
Annexe B : Exemples de situations d’apprentissage et d’évaluation
La production de l’hydrogène 1. Intention pédagogique
Cette activité vise le développement de la compétence disciplinaire 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie – par la résolution d’un problème de nature pratique portant sur la vitesse de réaction.
2. Durée approximative Le déroulement de l’activité nécessite deux périodes de 75 minutes. 3. Domaine général de formation touché et axe de développement
Environnement et consommation
Construction d’un environnement sain dans une perspective de développement durable
Les travaux de recherche qui portent sur la revalorisation des matières résiduelles contribuent à améliorer la gestion de nos ressources.
4. Description de l’activité
Amorce
Durant la période estivale, votre travail dans une usine spécialisée dans la transformation du magnésium vous permet de constater que des résidus sont éliminés alors qu’ils contiennent encore du magnésium métallique. Vous suggérez à votre superviseur de traiter ces résidus avec une solution acide afin de produire du dihydrogène, un gaz pouvant servir de combustible. Votre superviseur pense qu’il serait possible de faire réagir ces résidus avec des solutions acides disponibles à l’usine. Il vous informe qu’il faudrait limiter le débit de la réaction pour qu’il se situe entre 1,2 et 1,5 litre de dihydrogène à l’heure. Il vous confie le mandat de déterminer la nature et la concentration de l’acide qui permet de produire le dihydrogène à ce rythme.
5. Production attendue Les élèves doivent produire un rapport de laboratoire qui présente, entre autres :
un protocole expérimental;
les résultats expérimentaux;
au moins deux suggestions de solutions acides à utiliser (nature et concentration à préciser) ainsi que la valeur expérimentale de la vitesse de réaction obtenue pour chaque solution;
une justification des solutions proposées.
6. Compétences disciplinaires ciblées
Compétence 1 – Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes relevant de la chimie
Cerner un problème
Représentation initiale du problème (mesure du débit de formation du gaz)
Identification des données pertinentes (effet de la nature et de la concentration des solutions acides sur la vitesse de réaction)
Formulation d’hypothèses (choix d’un acide, d’une concentration, etc.)
Élaborer un plan d’action
Détermination des ressources nécessaires (choix des instruments de mesure [burette, chronomètre], des substances à utiliser, etc.)
Planification des étapes du plan d’action (élaboration du protocole)
Concrétiser le plan d’action
Réalisation des manipulations et des opérations requises (montage expérimental, mesures, etc.)
Collecte des données
Analyser les résultats
Établissement de liens entre les résultats obtenus et les concepts scientifiques (calcul de la vitesse de réaction, interprétation)
Élaboration d’une conclusion pertinente en fonction des contraintes de départ (suggestions quant à la nature de l’acide, fourchette de concentration, etc.)
7. Compétences transversales ciblées
Résoudre des problèmes; Communiquer de façon appropriée.
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)
Concepts prescrits
Concepts prescrits de l’année en cours
|
Facteurs qui influencent la vitesse de réaction
Nature des réactifs
Concentration
Propriétés physiques des gaz
Loi générale des gaz
Loi des gaz parfaits
Volume molaire gazeux
|
Concepts abordés antérieurement
|
Concentration (mol/L)
Stœchiométrie
Notion de mole
|
Démarches
Démarche expérimentale et démarche d’analyse
Techniques
Interprétation des résultats de la mesure (chiffres significatifs)
9. Critères d’évaluation
Représentation adéquate du problème
Élaboration d’un plan d’action pertinent
Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes
L’aquariophilie
1. Intention pédagogique
Cette activité vise le développement des compétences disciplinaires 2 – Mettre à profit ses connaissances en chimie – et 3 – Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et en technologie – à partir de l’examen d’un ensemble d’éléments de nature scientifique liés à l’aménagement d’un aquarium d’eau douce.
2. Durée approximative Le déroulement des activités nécessite trois périodes de 75 minutes (excluant le temps de la recherche documentaire). 3. Domaine général de formation touché et axe de développement
Environnement et consommation
Connaissance de l’environnement
Les concepts scientifiques sous-jacents aux interventions de l’aquariophile favorisent l’établissement de liens entre les divers éléments propres à un milieu. 4. Description de l’activité
Amorce
Vous possédez un aquarium d’eau douce déjà équilibré, abritant quelques plantes et habité par cinq guppys (Poecilia reticulata). Quelques-uns des paramètres actuels de l’aquarium sont décrits dans le tableau ci-dessous.
Paramètres
|
Conditions actuelles
|
Volume d’eau
|
40 L
|
Éclairage
|
11 heures/jour
|
Température
|
21 °C
|
pH
|
6,8
|
Dureté totale de l’eau
|
160 mg/L
|
Vous désirez introduire dans cet aquarium des poissons d’une autre espèce. Sur la base de leurs comportements et de certaines caractéristiques de leur environnement, quelques espèces sont susceptibles d’être choisies, par exemple Xiphophorus maculatus (platy), Poecilia velifera (molly voile) ou Hemigrammus erythrozonus (néon rose). Vous devez vous informer sur les particularités de l’espèce que vous avez sélectionnée afin de déterminer les conditions optimales requises pour la cohabitation avec les guppys.
Votre tâche consiste d’abord à trouver les modifications qu’il faut apporter à la composition chimique de l’eau de l’aquarium puis à proposer une façon adéquate de procéder à ces transformations.
Activités proposées
Les élèves choisissent une espèce de poisson d’eau douce pouvant cohabiter avec les guppys et s’informent sur les besoins particuliers de cette espèce.
Une première description chimique des milieux de vie des deux espèces est élaborée. Les élèves doivent déterminer les actions à entreprendre pour modifier l’état d’équilibre de l’eau de l’aquarium existant afin de permettre la cohabitation. Présentées clairement dans un document, ces informations doivent mettre en évidence les liens qui existent entre les divers paramètres.
Les élèves doivent aussi déterminer l’emplacement idéal de l’aquarium dans la pièce où il se trouve (proximité du système de chauffage, d’une fenêtre, etc.) et justifier leur choix à l’aide d’arguments de nature scientifique.
5. Production attendue Les élèves doivent produire un document qui inclut : une description du milieu et des changements envisagés; une présentation des liens entre les facteurs externes et leurs effets (température, pH, luminosité, concentration). La justification doit décrire les changements apportés à l’état d’équilibre; une proposition d’actions à entreprendre pour adapter la composition chimique de la solution aqueuse de l’aquarium aux deux espèces (ajout ou retrait de produits, emplacement, etc.); une justification scientifique des solutions proposées.
6. Compétences disciplinaires ciblées
Compétence 2 – Mettre à profit ses connaissances en chimie
Examiner un phénomène ou une application Identification des données initiales (recherche de la composition chimique de l’eau requise pour les deux espèces)
Détermination des éléments pertinents et des relations qui les unissent (identification des paramètres qui doivent être modifiés)
Représentation du phénomène (substances présentes, interactions possibles, concentrations)
Comprendre des principes de chimie liés au phénomène ou à l’application Reconnaissance des principes et des concepts liés à l’équilibre chimique (facteurs qui influencent l’équilibre, constante d’équilibre, principe de Le Chatelier) Construction et description de ces principes Mise en relation de concepts et étude de l’influence de leur variation sur l’état d’équilibre de la solution aqueuse Expliquer un phénomène ou une application sous l’angle de la chimie Utilisation du principe de Le Chatelier et des constantes d’équilibre afin d’expliquer l’effet des modifications suggérées sur l’état d’équilibre favorisant la cohabitation des deux espèces de poissons Compétence 3 – Communiquer sur des questions de chimie à l’aide des langages utilisés en science et en technologie
Participer à des échanges d’information à caractère scientifique ou technologique
Échanges sur les changements à apporter et sur la production du
document
Interpréter des messages à caractère scientifique ou technologique
Appropriation de l’information sur les deux espèces de poissons
Produire et transmettre des messages à caractère scientifique ou technologique
Production du document
7. Compétences transversales ciblées
Exploiter l’information; Coopérer; Communiquer de façon appropriée.
8. Ressources (prévues dans le contenu de formation)
Concepts prescrits
Concepts prescrits de l’année en cours
|
Facteurs qui influencent l’état d’équilibre
Constante d’ionisation de l’eau
Relation entre le pH et la concentration molaire des ions hydronium et hydroxyde
|
Concepts abordés antérieurement
|
Solubilité
Règles de nomenclature et d’écriture
Échelle pH
Dynamique des communautés
Perturbation
|
Démarches
Démarches de modélisation et démarche d’analyse
9. Critères d’évaluation
Compétence 2
Formulation d’un questionnement approprié
Utilisation pertinente des concepts, des lois et des modèles de la chimie
Production d’explications pertinentes
Justification adéquate des explications
Compétence 3
Interprétation juste de messages à caractère scientifique ou technologique
Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique
Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie
Annexe C : Répartition des concepts prescrits de l’univers matériel du premier et du deuxième cycle du secondaire8
Parcours de formation générale
|
