Informer et accompagner les professionnels de l’éducation ÉVALUATION CYCLES 2 3 4 PHYSIQUE-CHIMIE Une expertise COMPOSANTE(S) DU SOCLE COMMUN D4 | Les systèmes naturels et les systèmes techniques ÉLÉMENTS SIGNIFIANTS Mener une démarche scientifique, résoudre un problème (D4) • Extraire, organiser les informations utiles et les transcrire dans un langage adapté • Mettre en œuvre un raisonnement logique simple • Mettre en œuvre un protocole expérimental • Communiquer sur ses démarches, ses résultats et ses choix, en argumentant Situation d’évaluation Thème : organisation et transformations de la matière Attendus de fin de cycle Décrire et expliquer des transformations chimiques. Connaissances et compétences associées Mettre en œuvre des tests caractéristiques à partir d’une banque fournie. Interpréter une transformation chimique comme une redistribution des atomes. Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée. Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de la classification périodique. Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 1 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Nature de la situation d’évaluation Tâche complexe avec activité expérimentale. Durée : 55 min Synopsis Dans un entrepôt désaffecté, des bidons abandonnés se sont renversés. Malheureusement de l’acide et une poudre métallique sont entrés en contact. Une détonation s’est produite pendant la nuit, suivie d’un incendie. L’élève dispose d’un article de presse, d’un inventaire des produits stockés dans l’entrepôt, d’une banque de tests des ions, d’un schéma légendé d’une expérience menée par un technicien de la police scientifique. L’élève devra reformuler le problème posé, proposer et réaliser des expériences menant à découvrir la nature de l’acide et de la poudre métallique. Il devra également écrire le bilan de la réaction chimique ayant conduit à la détonation et choisir l’équation de la réaction correspondante. Enfin il devra donner l’origine de la détonation et de l’incendie. Acquis nécessaires pour mener la tâche à bien Identifier expérimentalement une transformation chimique Avoir réalisé au moins une expérience de réaction entre un acide et un métal Avoir déjà réalisé des tests d’ions et le test du dihydrogène Avoir vu que le dihydrogène est un gaz explosif Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée Scénario Le document élève est distribué et lu en classe entière. L’élève travaille en autonomie. L’élève dispose du produit de réaction entre la solution d’acide et la poudre métallique « prélevés » sur les lieux de l’accident. L’élève devra réaliser deux tests d’ions sur le produit de réaction issu des espèces « prélevées » : • nature de l’acide : test de présence des ions chlorure avec le nitrate d’argent ; • nature de la poudre métallique : test de présence des ions fer(II) avec l’hydroxyde de sodium. L’élève devra en déduire la nature de l’acide et de la poudre métallique. Il écrira littéralement le bilan de la réaction avant de choisir l’équation de la réaction ayant conduit à l’accident parmi plusieurs proposées. L’élève devra identifier le dihydrogène comme le gaz responsable de la détonnation grâce aux documents, ainsi qu’identifier l’étincelle comme élément déclencheur de l’incendie. Le professeur circule et reste à la disposition des élèves pour distribuer les aides et veiller à la sécurité des élèves. Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 2 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Indicateurs permettant de suivre la progression de l’élève au cours de l’éva- luation Mener une démarche scientifique, résoudre un problème (D4) Observables, indicateurs : I1 : L’élève reformule le problème et montre qu’il comprend les implications. I2 : L’élève réalise les tests de mise en évidence avec le matériel et les solutions qu’il a choisis en utilisant la banque de données. I3 : L’élève écrit le bilan de la réaction de façon littérale et choisit l’équation bilan de la réaction. I4 : L’élève en déduit que l’acide était de l’acide chlorhydrique et que la poudre métallique était du fer. I5 : L’élève identifie le dihydrogène comme un produit de la réaction et en déduit que c’est ce gaz qui a provoqué la détonation. L’élève déduit de l’article de presse que l’élément déclencheur de l’incendie est l’étincelle. Aides Elles peuvent être apportées oralement (I1, I2, I3) ou sous forme de coupon (I2, I3). Le professeur s’assure que le contenu est bien compris, et coche la case correspondante dans la fiche de l’élève. INDICATEUR NIVEAU 1 NIVEAU 2 I1 (Aide n° 1) Que s’est-il passé avant la détonation et l’incen- Donner une formulation explicite de la die ? problématique à l’oral I2 (Aide n° 2) Indiquer à l’élève de relire les documents 2 et 3 Donner le protocole pour les deux ions à tester I3 (Aide n° 3) Rappeler « réactifs → produits » ; à adapter aux Identifier les réactifs et les produits de la pratiques de la classe réaction Une classification périodique est accessible. Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 3 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Évaluation de l’élève MAÎTRISE MAÎTRISE FRAGILE MAÎTRISE SATISFAISANTE TRÈS BONNE MAÎTRISE INSUFFISANTE L’élève n’a pas L’élève reste bloqué L’élève a réalisé l’ensemble L’élève a réalisé l’ensemble été en mesure de dans l’avancement du travail demandé de du travail demandé de réaliser les tâches des tâches manière satisfaisante selon manière satisfaisante selon demandées malgré demandées, malgré les indicateurs précisés ci- les indicateurs précisés les éléments de les questions posées dessus mais avec quelques ci-dessus ou avec une réponses apportés par le professeur. Des interventions du professeur ou deux interventions du par le professeur. éléments de solutions concernant des difficultés ou professeur concernant des Cette situation lui sont régulièrement erreurs non identifiées par difficultés identifiées et conduit le professeur apportés, ce qui lui l’élève mais résolues par celui- explicitées par l’élève et à fournir une permet de poursuivre ci une fois soulignées par le auxquelles il apporte une solution complète de les tâches. professeur : réponse quasiment de lui- la tâche. • après avoir réfléchi suite à un même. questionnement ouvert mené par le professeur ; • ou par l’apport d’une solution partielle. Matériel disponible • Éprouvette graduée • Béchers • Pipettes • Tubes à essai • Coupelle • Erlenmeyer • Bouchons de différentes tailles • Entonnoir • Spatule • Gants • Lunettes de protection • Blouse (si non demandée aux élèves) • Solution étiquetée « produit de la réaction » • Solutions d’hydroxyde de sodium et de nitrate d’argent Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 4 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Une expertise (document élève) D’après Wikipédia, l’expertise est un dispositif d’aide à la décision, par la recherche des faits techniques ou scientifiques. Document 1 : extrait d’un journal local Document 2 : inventaire réalisé avant la fermeture de l’usine Acides Formules chimiques Acide sulfurique 2 H++ SO42- Acide chlorhydrique H++ Cl- Poudres métalliques Formules chimiques Cuivre Cu Fer Fe Zinc Zn Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 5 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Document 3 : banque de test des ions ION ION CHLO- ION ZINC(II) ION FER(II) ION FER(III) NOM DE L’ION CUIVRE(II) RURE Cl- Zn2+ Fe2+ Fe3+ Cu2+ Réactif caractéris- Nitrate d’argent Soude Soude Soude Soude tique Couleur du préci- Blanc qui noircit Blanc Bleu Vert (foncé) Rouge (rouille) pité à la lumière Document 4 : schéma légendé d’une expérience réalisée par le technicien de la police scientifique chargé de l’analyse des prélèvements Situation problème Des aides sont disponibles à votre demande tout au long de l’étude. À l’aide des différents documents, identifier, en proposant et réalisant un protocole expérimental, le métal et l’acide recueillis sur les lieux de l’accident. On cherchera également une possible explication à l’origine de la détonation et de l’incendie. Élaboration et réalisation d’un protocole expérimental Solutions disponibles Sont à votre disposition : • la solution issue de la réaction entre l’acide et la poudre métallique utilisés par le technicien de la police scientifique ; • les solutions permettant de faire les tests des ions présentés dans le document 3. Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 6 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Matériel (cocher le matériel utile) Éprouvette graduée Blouse Béchers Bouchons de différentes tailles Pipettes Entonnoir Tubes à essai Spatule Coupelle Gants Erlenmeyer Lunettes de protection Appel professeur : présenter au professeur les expériences que vous souhaitez mettre en œuvre. Expériences et observations Indiquer les expériences réalisées et vos observations ; le choix de la représentation est libre (schéma, texte, etc.). Exploitation Écrire, en toutes lettres, le bilan de la transformation chimique ayant eu lieu dans l’entrepôt et reproduite par le technicien. Quelle équation traduit la transformation chimique ayant eu lieu dans l’entrepôt ? (cocher la case) Fe(s) + 2Cl-(aq) + H2(g) → Fe2+(aq) + 2Cl-(aq) + 2H+(aq) Zn(s) + 2Cl-(aq) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g) + 2Cl-(aq) Fe(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) → Fe2+ + O2(g) + 2H2O Fe(s) + 2H+(aq) + 2Cl-(aq) → Fe2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g) Cu(s) + 2H+(aq) → Cu2+(aq) + H2(g) Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 7 ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE Conclusion niveau 1 niveau 2 J’ai eu besoin de l’aide n° 1 J’ai eu besoin de l’aide n° 2 J’ai eu besoin de l’aide n° 3 Retrouvez Éduscol sur eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 8