Programme éducatif du DAS : Chimie 3ème Scientifique

Savoirs essentiels

Banque de situations 

MATRICES DE PROGRAMME

MSPC 5.1 CONCENTRATION D’UNE SOLUTION

A. Savoirs essentiels : Modes d’expressions de la concentration B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Modes d’expressions de la concentration ».

• Exemple de situation

Lors des préparatifs du concours scolaire de chimie dans la ville Province de Kinshasa, l’enseignant John Kayembe de l’EDAP/UPN, présente à ses élèves de la 3^e scientifique cinq produits identifiés ci- dessous : Humex, Neo-Codéon, Troprec, Dexir et Clarix.

Sur les étiquettes de ces produits, il est inscrit la concentration du sucre présent dans chaque sirop. Sachant qu’une cuillerée à café contient environ 5 ml de liquide, l’’enseignant demande à ses élèves de déterminer le sirop le plus sucré (concentré) et la quantité de sucre contenu dans deux cuillerées à café de chaque produit.

• Activités

(1) Concentration d’une gamme de sirop

       (2) Concentration d’une solution

E. Évaluation

• Exemples d’items
  • Définir : a) une solution    b) un soluté    c) un solvant
  • Etablir les relations qui existent entre différents modes d’expression de la concentration

• Traitement de la situation

Détermination de la teneur du sel dans quelques aliments  vendus à Kinshasa

MSPC 5.2 PREPARATION DES SOLUTIONS TITREES

A. Savoirs essentiels : Préparation d’une solution titrée dilution B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Préparation d’une solution     titrée dilution ».

• Exemple de situation  

Le laboratoire du collège St Cyprien vient de réceptionner un lot de produits chimiques parmi lequel on trouve l’acide sulfurique commercial (98% et d=1.96). A cette concentration, ce produit est dangereux. C’est ainsi qu’en prévision des manipulations ultérieures, l’enseignant des sciences physiques, M. Rodrigue Lutumba, amène ses élèves de la 3^e année des humanités scientifiques au laboratoire de chimie, les regroupe et leur demande de préparer 500ml de la solution d’acide sulfurique décinormale partant de la solution commerciale. Ils devront aussi décrire la démarche scientifique suivie. 

• Activités

(1) Préparation de la solution de H₂SO₄  décinormale

(2) Dilution

E. Évaluation

• Exemple d’items
  • Définir la dilution
  • Schématiser la dilution
  • A 20 ml d’une solution de H₂SO₄ 0.2 M, on ajoute 80 ml d’eau distillée. Calculer la normalité de la solution obtenue.
• Situation similaire à traiter

Préparation d’une solution de HCl 0.1 M 

En prévision des manipulations sur les titrages volumétriques, l’enseignant des sciences physiques de l’institut Ebenga, demande à ses élèves de 3^e année des humanités scientifiques de préparer un litre d’acide chlorhydrique déci molaire à partir d’une solution commerciale de HCl (37%  et d=1.19).

MSPC 5.3 PREPARATION DES SOLUTIONS TITREES

1. Savoirs essentiels :

Préparation d’une solution titrée pesée (Solides) 

• Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Préparation d’une solution titrée pesée ».

• Exemple de situation

Le laboratoire de l’Institut Bobokoli de Kinshasa / Binza s’approvisionne chaque trimestre en produits chimiques. Pour ce 1^er  trimestre, la majorité des produits réceptionnés était des solides (cas de NaOH…). En prévision des utilisations ultérieures, l’enseignant des sciences physiques de la 3^e scientifique regroupe ses élèves au laboratoire et leur demande de préparer une solution titrée de soude caustique.

Ils doivent aussi décrire la démarche scientifique suivie.

• Activités

• Évaluation:

(1) Exemples d’items

• Définir une solution titrée
• Citer  les deux modes de préparations d’une  solution titrée

(2) Traitement de la situation

Préparation d’une solution déci molaire de  KOH à partir de KOH commercial (45 %, d= 2.04 g/cm³)  au laboratoire des sciences physiques. 

MSPC 5.4 THEORIE SUR LES ACIDES ET LES BASES

A. Savoirs essentiels : Concept acide et base B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Concept acide et base ».

• Exemple de situation  

En visite guidée au laboratoire de l’Office Congolais de Contrôle de Kinshasa, les élèves de la 3^e année des humanités scientifiques du collège Saint Laurent constatent que les produits chimiques sont rangés selon leurs fonctions chimiques. En attirant l’attention des élèves sur les rayons contenant les acides et les bases, leur enseignant des sciences physiques regroupe lesdits élèves et leur demande d’observer attentivement les produits, de distinguer les acides des bases et d’expliquer leurs caractéristiques respectives.

• Activités

(1)  Concepts acide et base

(2)  

(3) Couple acide-base conjuguée

E. Évaluation:

(1) Exemples d’items

• Définir un acide  selon Lewis et une base  selon Arrhenius.
• Ecrire les équations de dissociation des acides et des bases ci- dessous selon Arrhenius : HCl, H₃PO₄, Ca(OH)₂, KOH

(2) Traitement de la situation

Dresser un répertoire des acides et des bases  au laboratoire des sciences physiques  et les classer selon leur force d’acidité ou de basicité croissant.

MPC5.5 HYDROLYSE

A. Savoirs essentiels : Sels et Hydrolyse B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’lève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Sels et Hydrolyse ».

• Exemple de situation

Le Recteur du collège St Joseph à Kinshasa achète une boite de carbonate de sodium (Na₂CO₃) pour les travaux de nettoyage dans son école. Il est étonné de constater que la boite porte une étiquette sur laquelle il est écrit : « évitez tout contact avec les yeux », et pourtant ce produit est un sel. Pour en savoir plus, il remet ledit produit à son professeur des sciences physiques. Ce dernier à son tour, regroupe ses élèves de la 3^e année des humanités scientifiques, leur remet un échantillon du produit et leur demande de déterminer la nature chimique de sa solution aqueuse. Ils devront aussi décrire la démarche scientifique suivie.

• Activités

1. Détermination de la nature de la solution aqueuse de Na₂CO₃

2. Notion d’hydrolyse

E. Évaluation

(1). Exemples d’items

• Définir l’hydrolyse et le degré d’hydrolyse
• Écrire l’équation d’hydrolyse de CH₃COONa

     (2). Situation similaire à traiter

Détermination de la nature chimique de la solution aqueuse de NH₄Cl

MSPC 5.6 pH DES SOLUTIONS D’ELECTROLYTES

A. Savoirs essentiels : pH des acides et des bases B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels suivants « pH des acides et des bases ».

• Exemple de situation

Dans le jardin potager du lycée de Kimwenza, deux platesbandes apparemment identiques ont été aménagées Madame Lucie Mbuyi et ses élèves de 3^e année des humanités scientifiques en deux endroits différents (l’un, à côté de la rivière et l’autre à 5 m d’une poubelle) où sont cultivées des amarantes. Ces cultures présentent une croissance inégale  alors qu’elles  reçoivent la même quantité d’eau d’arrosage et les mêmes rayonnements solaires. Théoriquement, cette inégalité de croissance serait attribuée au pH du sol.

Madame Lucie recourt à son collègue de chimie, qui à son tour regroupe ses élèves pour mesurer et comparer le pH du sol de ces deux plates-bandes. Ils devront aussi proposer une solution à ce problème.

• Activités :
• Détermination de pH des échantillons du sol 

• Notion de pH de solutions d’électrolytes

• Évaluation :

(1) Exemples d’items :

• Quel est le pH d’une solution de :

1. NH₄OH  0,2 M   Kb de NH₃ = 1,8×10^-5
   1. H₂SO₄  décimolaire 
   1. Compléter le tableau suivant :

(2) Traitement de la situation

Détermination du pH des plates-bandes d’épinards qui ont connu une utilisation de longue durée d’engrais chimiques

(NPK) dans le quartier Loma à Mbanza-Ngungu, 

MSPC 5.7 pH DES SOLUTIONS D’ELECTROLYTES 

A. Savoirs essentiels : pH des sels et mélanges tampons B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable des situations faisant appel à des savoirs essentiels « pH des sels et des mélanges tampons ».

C. Exemple de situation 

Après avoir réalisé quelques manipulations sur la mesure du pH de certaines boissons (Coca-cola, jus de citron, de tomates, jus d’ananas, de lait, vinaigre, …), Monsieur Kazadi enseignant à l’institut Kitumaini conduit ses élèves à déterminer le pH des solutions salines et tamponnées à l’aide d’un pH-mètre et d’un papier indicateur. Il regroupe ainsi ses élèves en sous-groupes de la manière suivante :

1^er groupe : déterminer le pH d’une solution de NaCl (sel d’acide fort et de base forte)

2^e groupe : déterminer le pH d’une solution de NH₄Cl (sel d’acide fort et de base faible)

3^e groupe : déterminer le pH d’une solution de CH₃COONa (sel d’acide faible et de base forte)

4^e groupe : déterminer le pH d’une solution de CH₃COONH₄

(sel d’acide faible et de base faible)

5^e groupe : déterminer le pH du sang (solution tamponnée)

D. Activités 

1. Solutions salines

2. Solutions tamponnées

E. Évaluation 

1. Exemple d’items 

• Définir une solution tampon
• Donner la formule du pouvoir tampon
• Calculer le pH d’une solution centimolaire de NaCl

2. Situation similaire à traiter 

Détermination du pH du sang humain à l’aide d’un pH-mètre ou d’un papier indicateur universel

MSPC      5.8    SOLUBILITE      ET     PRODUIT DE SOLUBILITE

A. Savoirs essentiels : Solubilité et produit de solubilité B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « solubilité et produit de solubilité ».

• Exemple de situation  

Monsieur Marcel apprend le métier de peintre. Il est sollicité pour la première fois à mettre de la chaux aux murs de l’école où étudie son enfant Sifa de la 3^e des humanités scientifiques.

En mélangeant la chaux et l’eau dans un sceau, il se rend compte qu’une quantité de chaux s’est dissoute tandis qu’une autre s’est déposée au fond. Déconcerté cette situation, il fait appel à l’enseignant des sciences physiques de l’école. Ce dernier à son tour, regroupe ses élèves de la 3^e des humanités scientifiques leur demande d’expliquer ce phénomène et de proposer une solution à Monsieur Marcel pour qu’il continue son travail.

• Activités

(1) Solubilité

(2) Produit de solubilité

E. Évaluation

• Exemple d’items
  • Écrire l’expression quantitative de la solubilité et  produit de solubilité
  • Quelle est la relation entre solubilité et produit de solubilité –    Qu’entendez –vous solution saturée ?

• Situation similaire à traiter

Dissoudre séparément dans l’eau pure les substances suivantes : NaCl, AgNO₃ , I₂ et interpréter leur solubilité.

MSPC 5.9 METALLURGIE

A. Savoirs essentiels : Généralités sur la métallurgie, modes d’extraction et sortes de minerais B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Généralités sur la métallurgie, modes d’extraction et sortes de minerais Concept acide et base ».

C. Exemple de situation 

En prévision de la leçon sur la métallurgie, les élèves de la 3^e scientifique de l’institut Umoja de    Kolwezi           sous l’encadrement    de        leur enseignant           des      sciences physiques, effectuent        une visite guidée dans la mine de Mutanda Mining.  

Après un bref mot d’accueil du guide de la mine, ce dernier leur fait visiter les différentes installations du site. A l’issue de cette visite, les élèves devront découvrir et décrire les étapes et la démarche scientifique suivies dans le traitement d’un minerai jusqu’à l’obtention d’un métal.

D. Activités

Concepts de base

E. Évaluation

• Exemple d’items
  • Définir la métallurgie
  • Citer les deux modes d’extraction des minerais
  • Énumérer les types de métallurgie

• Situation similaire à traiter

Faire la prospection du gisement de l’or de Salamabila au Maniema en RD Congo.

MSPC 5.10 MINERAIS ET ALLIAGES

A. Savoirs essentiels : Généralités sur les métaux et les alliages B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels «Généralités sur les métaux et les alliages».

• Exemple de situation  

En visite guidée dans les installations du traitement du cuivre de la GECAMINES à Lubumbashi, les élèves de la 3^e année des humanités scientifiques de l’institut Kiwele sont émerveillés les différentes transformations que subit le minerai. A la fin de la visite, leur enseignant des sciences physiques les regroupe et leur demande d’énumérer les différents phénomènes observés, de les expliquer partant des propriétés des métaux et de faire la monographie du cuivre.

• Activités

 (1)  Généralités sur les métaux et alliages

         (2) Monographie sur les métaux : Cu, U, Co, Au, 

E. Évaluation

• Exemple d’items
  • Énumérer les propriétés mécaniques des métaux
  • Définir un métal
  • Donner les usages du cuivre
• Situation similaire à traiter

Demander aux élèves de faire des recherches sur la toxicité de l’uranium à l’internet sur base de malformation congénitale constatée dans la ville de Likasi dans le Haut- Katanga. 

MSPC 5.11 MINERAIS ET ALLIAGES

A. Savoirs essentiels : COLTAN B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Coltan».

C. Exemple de situation

La RD Congo connaît depuis plusieurs années, une exploitation de Coltan dans les provinces     du Maniema et du Sud- Kivu. Pour lier la théorie à la pratique, l’enseignant des sciences physiques de l’Institut Musuku de Kalima dans le Maniema,  amène ses élèves de la 3^e année scientifiques sur un gisement artisanal de la place. 

Regroupés, les élèves doivent décrire le minerai, les modes d’extraction, les propriétés et  les usages du coltan.

• Activités

• Évaluation :
• Exemples d’items
  • Énumérer  trois propriétés physiques de coltan
  • Citer quelques usages du coltan
  • Choisir la bonne réponse  

Les étapes d’un procédé minéralurgique de l’exploitation de coltan sont :

1. Fragmentation et séparation   
   1. Séparation et lixiviation   
   1. Lixiviation et fragmentation    
   1. Lixiviation et concassage
   1. Aucune bonne réponse

• Situation similaire à traiter Description de l’exploitation de l’or dans la mine de Durba / RD Congo.

5.12 MINERAIS ET ALLIAGES

A. Savoirs essentiels : DIAMANT B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Diamant ».

C. Exemple de situation

La ville de Tshikapa dans le Kasaï connaît depuis plusieurs années un accroissement de la population suite à l’exploitation            artisanale du diamant.  Ladite exploitation se fait de trois manières : sous-marine, à ciel ouvert et  souterraine.  

Après une visite guidée dans une mine de diamant de Dibumba, l’enseignant des sciences physiques de l’EDAP Tshikapa, regroupe ses élèves de la 3^e année scientifique et leur demande d’effectuer une monographie sur le diamant.

D. Activités

E. Évaluation:

(1) Exemples d’items

• Donner  trois usages de diamant
• Expliquer les modes d’exploitation de diamant

(2) Situation similaire à traiter

Le diamant est une de variétés cristallines naturelles du carbone. Il cristallise dans un système cubique. 

Décrire les différentes formes cristallines naturelles du carbone

MSPC 5.13 SUBSTANCES NATURELLES

A. Savoirs essentiels : GLUCIDES, LIPIDES ET PROTIDES B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « glucides, lipides et Protides».

• Exemple de situation

Le centre hospitalier de Mataba à Binza-Delvaux dans la commune de Ngaliema à Kinshasa, a l’habitude de distribuer des aliments aux enfants mal nourris. Voici la liste des aliments distribués au mois de  septembre : sucre, farine de maïs, soja, huile OKI, arachides, lait NIDO, riz et huile de palme. Le médecin Directeur, demande au magasinier de classer ces aliments suivant les trois grands groupes alimentaires.  

N’ayant pas cette notion, il recourt à l’enseignant de sa fille Furaha qui, à son tour, regroupe ses élèves de la 3^e année des humanités scientifiques, pour opérer cette classification. Ils devront réaliser ce classement, préciser le groupe alimentaire ainsi que ses avantages

• Activités

(1) Glucides        

(2) Lipides

(3) Protides

E. Évaluation:

• Exemples d’items :
  • L’amidon est un :
    • lipide
    • Glucide
    • Protide
    • Protide et lipide
    • Aucune bonne réponse
  • Citer et expliquer les différentes catégories de protides

• Situation similaire à traiter

Dans le territoire de Malemba Nkulu, localité de Tuba, on a constaté une augmentation de cas de diabète du type II auprès des personnes âgées. L’enseignant des sciences physiques de l’institut Mapendano demande à ses élèves de 3^e année des humanités scientifiques d’étudier la question et de proposer aux habitants de cette localité un régime alimentaire adapté.

MSPC 5.14 STEREOCHIMIE 

A. Savoirs essentiels : Stéréo-isomères B. Compétence

Après avoir réalisé l’ensemble des activités proposées, l’élève sera capable de traiter avec succès et de manière acceptable, des situations faisant appel à des savoirs essentiels « Stéréo-isomères ».

• Exemple de situation 

 L’enseignant Clément des sciences physiques en 3^ème année scientifique à l’institut Nkenda Mitwe fait un rappel à ses élèves sur la notion d’isomérie étudiée en 2^ème année. Ensuite, il leur fait remarquer le fait que les acides maléique et fumarique ont une même formule brute (C₄H₄O₄ : acide but-2-ènedioique). Curieusement, ces deux acides ont des propriétés physiques et chimiques différentes. A titre d’exemple : chauffage, l’acide maléique se déshydrate (déshydratation  intramoléculaire) alors que l’acide fumarique ne se déshydrate pas. A ce sujet, il regroupe les élèves et leur demande d’expliquer la cause de cette différence de comportement entre les deux acides.

• Activités

(1) Formule des molécules

(2) Représentation spatiale des molécules organiques

(3) Isomérie de conformation

(4) Isomérie de configuration

E. Évaluation

• Exemple d’items
  • Définir la stéréochimie
  • Citer les deux types de stéréo-isomères
  • Donner la formule de structure de : cis-éthène-1,2-diol

• Situation similaire à traiter

Expliquer l’inactivité d’un mélange racémique

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