Exercices: Conservation de la masse (loi de Lavoisier)

Compléter la phrase avec les mots manquants : « Dans toute réaction chimique, la masse totale des $\dots$ est égale à la masse totale des $\dots$ : la masse ne se crée ni ne se $\dots$, elle se transforme seulement ».

Lucie pèse deux solutions dans un bécher fermé : avant de les mélanger, la balance indique $185\ \text{g}$. Quand elle les réunit, un précipité blanc apparaît. La figure montre le bécher fermé sur la balance, avant et après le mélange.

Que indiquera la balance après la réaction ? Justifier la réponse avec la loi de Lavoisier.

On laisse une bougie allumée sur une balance, à l'air libre, et on voit que la valeur affichée diminue peu à peu, comme le montre la figure.

Cela signifie-t-il que de la matière est détruite ? Où va la masse que la balance ne détecte plus ?

Dans une réaction, $12\ \text{g}$ de carbone se combinent exactement avec $32\ \text{g}$ de dioxygène, sans qu'il reste rien, comme le montre le schéma.

Quelle masse de dioxyde de carbone se forme ?

En chauffant $10\ \text{g}$ de cuivre en présence d'air, il se forme $12,5\ \text{g}$ d'oxyde de cuivre, comme le montre le schéma.

Pourquoi l'oxyde pèse-t-il plus que le cuivre dont il provient ? Quelle masse de dioxygène s'est combinée ?

Quand on cuisine avec du gaz butane, la bouteille perd peu à peu de la masse. Cela signifie-t-il que la matière disparaît ? Expliquer où se trouve la masse que perd la bouteille.

Un glaçon de $30\ \text{g}$ fond complètement dans un verre bien couvert. Quelle sera la masse de l'eau liquide obtenue ? Une réaction chimique a-t-elle eu lieu ? Justifier les réponses.

Marc prépare un gâteau : la pâte crue pèse $800\ \text{g}$ et, à la sortie du four, le gâteau pèse $750\ \text{g}$. Qu'est-il arrivé aux $50\ \text{g}$ manquants ? Cette matière a-t-elle été détruite ?

On dissout un comprimé effervescent de $4\ \text{g}$ dans un verre ouvert contenant $150\ \text{g}$ d'eau. Quand le dégagement de bulles s'arrête, le verre et son contenu pèsent $152\ \text{g}$. La figure montre le verre ouvert sur la balance.

1. a) Quelle masse de gaz s'est échappée dans l'air ?
2. b) Combien pèserait l'ensemble si l'expérience avait été réalisée dans un récipient fermé ?

Un ruban de magnésium de $6\ \text{g}$ brûle dans l'air et on recueille $10\ \text{g}$ d'oxyde de magnésium en poudre.

1. a) Quelle masse de dioxygène de l'air s'est combinée avec le magnésium ?
2. b) Si on brûlait $12\ \text{g}$ de magnésium avec du dioxygène en excès, quelle masse d'oxyde obtiendrait-on ?

Dans une cloche en verre hermétique se trouvent $250\ \text{g}$ d'air et une bougie de $20\ \text{g}$. On l'allume et, au bout d'un moment, la bougie pèse $14\ \text{g}$. La figure montre la cloche fermée.

1. a) Quelle est la masse totale du contenu de la cloche à ce moment-là ?
2. b) De combien la masse de l'air mélangé aux gaz produits a-t-elle augmenté ?

Dans un bécher fermé, on mélange $100\ \text{g}$ d'une solution avec $50\ \text{g}$ d'une autre et il se forme un précipité solide de $8\ \text{g}$.

1. a) Quelle est la masse totale du contenu du bécher après la réaction ?
2. b) Si l'on filtre ensuite et retire le précipité sec, quelle masse reste-t-il dans le liquide ?

Un clou en fer de $28\ \text{g}$ est laissé à l'extérieur et, quand il est complètement oxydé, l'oxyde de fer formé pèse $40\ \text{g}$.

1. a) Quelle masse de dioxygène a été fixée à partir de l'air ?
2. b) Exprimer cette masse de dioxygène en milligrammes.

Dans un réchaud de camping, on brûle $58\ \text{g}$ de butane en consommant $208\ \text{g}$ de dioxygène de l'air.

1. a) Quelle masse totale de produits (dioxyde de carbone et vapeur d'eau) se forme ?
2. b) Si l'eau produite représente $90\ \text{g}$, quelle masse de dioxyde de carbone a été émise ?

Un flacon ouvert contient $200\ \text{g}$ d'eau oxygénée, qui se décompose lentement en libérant du dioxygène gazeux. Quand la décomposition est terminée, il reste $184\ \text{g}$ d'eau.

1. a) Quelle masse de dioxygène s'est échappée du flacon ?
2. b) Expliquer pourquoi ce résultat ne contredit pas la loi de conservation de la masse.

Le réservoir d'une moto perd $5\ \text{kg}$ d'essence au cours d'un trajet, mais il sort $22\ \text{kg}$ de gaz par le pot d'échappement.

1. a) D'où vient la masse supplémentaire expulsée par le pot d'échappement ?
2. b) Calculer la masse de dioxygène de l'air qui a participé à la combustion.

Dans un four à chaux, on chauffe $100\ \text{kg}$ de calcaire et on obtient $56\ \text{kg}$ de chaux vive.

1. a) Un ouvrier affirme : « On a perdu de la masse, donc Lavoisier se trompait ». Lui expliquer pourquoi ce n'est pas le cas.
2. b) Calculer la masse de dioxyde de carbone sortie par la cheminée.
3. c) Comment répéteriez-vous l'expérience pour vérifier directement la conservation de la masse ?

Lavoisier a chauffé du mercure pendant douze jours dans une cornue (un récipient de verre fermé) contenant de l'air. Le mercure s'est recouvert d'une poudre rouge et sa masse a augmenté, tandis que l'air à l'intérieur a perdu une partie de son volume. La figure montre la cornue fermée.

1. a) Pourquoi la masse du mercure a-t-elle augmenté ?
2. b) D'où provient la masse qu'il a gagnée ?
3. c) Expliquer pourquoi la masse totale de la cornue fermée n'a pas changé au cours de l'expérience.

Concevoir une expérience avec une bouteille, un ballon, du vinaigre et du bicarbonate pour démontrer la conservation de la masse (loi de Lavoisier), même si un gaz se dégage lors de la réaction. Décrire le montage étape par étape, prévoir ce qu'indiquera la balance avant et après la réaction et signaler deux erreurs expérimentales qui pourraient fausser la vérification.

Une bûche de $2\ \text{kg}$ brûle dans la cheminée et, quand le feu s'éteint, il ne reste que $100\ \text{g}$ de cendres.

1. a) Cela signifie-t-il que $1,9\ \text{kg}$ de matière ont disparu ?
2. b) Expliquer quels produits se sont formés et où ils se trouvent maintenant.
3. c) Que faudrait-il mesurer pour vérifier que la masse se conserve ?

On chauffe sur une balance un paquet de laine de fer de $50\ \text{g}$ jusqu'à ce qu'il brûle ; le résidu qui reste pèse $68\ \text{g}$. La figure montre la balance avant et après la combustion.

1. a) La masse a-t-elle augmenté ou diminué ? D'où vient la différence ?
2. b) Prévoir ce qu'indiquerait la balance si l'on pouvait aussi peser l'air qui a réagi.
3. c) Expliquer pourquoi cette expérience de « gain » de masse confirme la loi de Lavoisier au même titre que celles de « perte » de masse.

Dans un vaisseau spatial scellé, un astronaute consomme environ $840\ \text{g}$ de dioxygène par jour et rejette environ $1000\ \text{g}$ de dioxyde de carbone et environ $400\ \text{g}$ de vapeur d'eau.

1. a) La masse de ce qu'il rejette dépasse celle du dioxygène qu'il respire : d'où vient la différence ?
2. b) La masse totale du vaisseau et de tout son contenu change-t-elle ? Justifier.
3. c) Si la masse se conserve, pourquoi faut-il un système qui purifie l'air de la cabine ?

Un groupe d'élèves vérifie la conservation de la masse lors d'une réaction de précipitation et note : masse avant mélange, $164,8\ \text{g}$ ; masse après, $164,6\ \text{g}$.

1. a) Ces données réfutent-elles la loi de Lavoisier ?
2. b) Calculer la différence entre les deux mesures et l'exprimer en milligrammes.
3. c) Donner deux causes expérimentales possibles de ce petit écart.

Pendant une fête, un cierge magique de $80\ \text{g}$ brûle entièrement et le résidu solide qui reste sur la tige pèse $52\ \text{g}$.

1. a) Quelle masse le cierge magique a-t-il perdue en brûlant ?
2. b) Un ami dit : « Comme il a perdu de la masse, la loi de conservation de la masse ne s'applique pas ici. » Le corriger.
3. c) Quel rôle joue le dioxygène de l'air dans la masse des fumées émises ?