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Physique-chimie · 4e

Conservation de la masse : exercices corrigés de 4e

Publié le 12 novembre 2026 · Mis à jour le 12 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Lors d'un changement d'état, d'un mélange ou d'une transformation chimique, la masse se conserve 1.
  • Le volume, lui, ne se conserve pas forcément 1.
  • Pour une transformation chimique : masse des réactifs consommés = masse des produits formés 4.
  • Si la masse semble baisser ou monter, cherche un gaz qui s'est échappé ou qui est entré dans le système.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices s'enchaînent du plus simple au plus délicat. Essaie chacun seul avec ton cahier, regarde un indice si tu bloques, puis compare avec la correction. Lis la correction même si ta réponse est juste : la manière de raisonner compte autant que le résultat.

Les exercices

Exercice 1 Un glaçon qui fond

★☆☆Environ 5 min

Un glaçon de masse 150 g150\ \text{g} fond entièrement dans un verre fermé par un film. Quelle est la masse de l'eau liquide obtenue, en grammes ?

Indice 1

Fondre est un changement d'état : la matière est la même, seul l'état change.

Voir la correction pas à pas

  1. Le passage de solide à liquide est un changement d'état, pas une transformation chimique.

  2. Lors d'un changement d'état, la masse se conserve 3.

  3. Le verre est fermé : rien n'entre, rien ne sort.

  4. Masse de l'eau liquide = masse du glaçon = 150 g150\ \text{g}.

L'eau liquide pèse 150 g. Son volume, lui, sera différent de celui de la glace.

Exercice 2 Sucre dans l'eau

★☆☆Environ 5 min

Tu verses 20 g20\ \text{g} de sucre dans 200 g200\ \text{g} d'eau et tu remues jusqu'à ce que le sucre ne se voie plus. Quelle est la masse du mélange, en grammes ?

Indice 1

Le sucre n'a pas disparu : il est dispersé dans l'eau.

Voir la correction pas à pas

  1. Le sucre dissous est toujours là, même s'il n'est plus visible.

  2. La masse se conserve lors d'un mélange 3.

  3. On additionne : 20+200=220 g20 + 200 = 220\ \text{g}.

Le mélange pèse 220 g. Le sucre invisible n'a rien perdu de sa masse.

Exercice 3 Masse des produits d'une réaction

★☆☆Environ 6 min

Dans un tube fermé, 12,4 g12{,}4\ \text{g} d'un réactif A réagissent totalement avec 7,6 g7{,}6\ \text{g} d'un réactif B. Quelle est la masse totale des produits formés, en grammes ?

Indice 1

Les réactifs sont entièrement consommés, et le tube est fermé.

Voir la correction pas à pas

  1. Le tube est fermé : aucune matière ne s'échappe.

  2. Pour une transformation chimique, la masse des réactifs consommés est égale à celle des produits formés 4.

  3. Masse des réactifs consommés : 12,4+7,6=20,0 g12{,}4 + 7{,}6 = 20{,}0\ \text{g}.

  4. Masse des produits : 20,0 g20{,}0\ \text{g}.

Les produits ont une masse totale de 20,0 g.

Exercice 4 Combustion du dihydrogène

★★☆Environ 8 min

On fait brûler dans un récipient fermé 4 g4\ \text{g} de dihydrogène avec 32 g32\ \text{g} de dioxygène. Les deux gaz sont entièrement consommés et il se forme uniquement de l'eau. Écris l'équation de réaction, puis donne la masse d'eau formée, en grammes.

Indice 1

Équilibre l'équation : il faut autant d'atomes H et O de chaque côté.

Indice 2

Additionne les masses des réactifs consommés.

Voir la correction pas à pas

  1. Équation équilibrée : 2 H2+O2→2 H2O2\,\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}. On compte 4 atomes H et 2 atomes O de chaque côté.

  2. Les atomes se retrouvent tous dans les produits : le nombre d'atomes de chaque élément se conserve 4.

  3. La masse des produits égale celle des réactifs consommés 4.

  4. Masse d'eau : 4+32=36 g4 + 32 = 36\ \text{g}.

Il se forme 36 g d'eau. L'équation équilibrée traduit la conservation des atomes, donc celle de la masse.

Exercice 5 La laine d'acier qui brûle

★★☆Environ 8 min

Une touffe de laine d'acier de masse 5,0 g5{,}0\ \text{g} brûle dans l'air. Après la combustion, le résidu pèse 6,4 g6{,}4\ \text{g}. Un élève s'étonne : « la masse a augmenté, donc la masse ne se conserve pas ». Quelle masse de dioxygène de l'air a réagi avec le fer, en grammes ?

Indice 1

Le résidu contient un oxyde de fer, formé à partir du fer et du dioxygène de l'air.

Indice 2

Compare le système « laine d'acier seule » et le système « laine d'acier + dioxygène ».

Voir la correction pas à pas

  1. Le dioxygène de l'air est un réactif de la combustion : il vient de l'extérieur de la laine d'acier.

  2. Le système « laine d'acier seule » reçoit donc de la matière : sa masse augmente.

  3. Dans le système complet (fer + dioxygène), la masse se conserve 4.

  4. Masse de dioxygène consommé : 6,4−5,0=1,4 g6{,}4 - 5{,}0 = 1{,}4\ \text{g}.

1,4 g de dioxygène ont réagi. La conservation de la masse est respectée si l'on compte tous les réactifs, y compris le gaz de l'air.

Exercice 6 Bicarbonate et vinaigre : bécher ouvert

★★☆Environ 8 min

Dans un bécher posé sur une balance, on mélange du bicarbonate et du vinaigre. Une effervescence apparaît, avec un dégagement de dioxyde de carbone. La balance indique 215,0 g215{,}0\ \text{g} au départ et 213,8 g213{,}8\ \text{g} à la fin. Quelle masse de gaz s'est échappée, en grammes ? Que lirait-on si on refaisait l'expérience dans un flacon bien fermé ?

Indice 1

Le gaz formé quitte le bécher ouvert.

Indice 2

Dans un flacon fermé, rien ne peut sortir.

Voir la correction pas à pas

  1. La balance mesure seulement ce qui reste dans le bécher.

  2. Le gaz formé s'est dispersé dans l'air : il n'est plus sur la balance.

  3. Masse de gaz échappé : 215,0−213,8=1,2 g215{,}0 - 213{,}8 = 1{,}2\ \text{g}.

  4. Dans un flacon fermé, le gaz reste dans le système : la balance afficherait la même valeur avant et après la réaction.

1,2 g de gaz se sont échappés. Fermé, le système garderait la même masse : la conservation de la masse vaut pour tout ce qui est dans le système.

Exercice 7 Masse conservée, volume modifié

★★☆Environ 8 min

Un bloc de glace de masse 90 g90\ \text{g} occupe un volume de 100 cm3100\ \text{cm}^3. Une fois fondu, il donne de l'eau liquide qui occupe 90 cm390\ \text{cm}^3. Calcule la masse volumique de l'eau liquide, en g/cm3\text{g/cm}^3, et explique pourquoi la masse volumique a changé alors que la masse est restée la même.

Indice 1

Masse volumique : ρ=mV\rho = \dfrac{m}{V}.

Indice 2

La masse est identique avant et après la fusion.

Voir la correction pas à pas

  1. La fusion est un changement d'état : la masse reste 90 g90\ \text{g} 3.

  2. Le volume ne se conserve pas forcément : il passe de 100100 à 90 cm390\ \text{cm}^3 1.

  3. Masse volumique de l'eau liquide : ρ=9090=1,0 g/cm3\rho = \dfrac{90}{90} = 1{,}0\ \text{g/cm}^3.

  4. Pour la glace : 90100=0,9 g/cm3\dfrac{90}{100} = 0{,}9\ \text{g/cm}^3. La masse est la même mais le volume diminue, donc la masse volumique augmente.

L'eau liquide a une masse volumique de 1,0 g/cm³, supérieure à celle de la glace (0,9 g/cm³) : même masse, volume plus petit.

Exercice 8 Le magnésium en excès

★★★Environ 12 min

Le magnésium brûle dans le dioxygène en formant de l'oxyde de magnésium. On sait que 12 g12\ \text{g} de magnésium réagissent exactement avec 8 g8\ \text{g} de dioxygène. On place 15 g15\ \text{g} de magnésium avec 8 g8\ \text{g} de dioxygène dans un récipient fermé et on allume. Quelle masse de magnésium reste-t-il à la fin, en grammes ? Quelle est la masse d'oxyde de magnésium formé ?

Indice 1

Le dioxygène est entièrement consommé : combien de magnésium lui correspond ?

Indice 2

Le magnésium qui n'a pas réagi reste dans le récipient.

Voir la correction pas à pas

  1. Les 8 g8\ \text{g} de dioxygène réagissent exactement avec 12 g12\ \text{g} de magnésium.

  2. Magnésium restant : 15−12=3 g15 - 12 = 3\ \text{g}.

  3. Masse d'oxyde formé : 12+8=20 g12 + 8 = 20\ \text{g}, car la masse des réactifs consommés égale celle des produits 4.

  4. Contrôle sur tout le système fermé : avant, 15+8=23 g15 + 8 = 23\ \text{g} ; après, 20+3=23 g20 + 3 = 23\ \text{g}.

Il reste 3 g de magnésium et il se forme 20 g d'oxyde de magnésium. Les 23 g du système sont bien conservés.

Exercice 9 Expliquer avec les particules

★★★Environ 10 min

Un élève affirme : « quand l'eau liquide s'évapore dans un flacon fermé, il y a moins de matière, donc la masse baisse ». Corrige cette affirmation en t'appuyant sur le modèle particulaire.

Indice 1

Que deviennent les particules d'eau quand elles passent à l'état gazeux ?

Indice 2

Le flacon est fermé : rien ne peut en sortir.

Voir la correction pas à pas

  1. Quand l'eau s'évapore, ses particules ne changent pas de nature. Elles s'éloignent seulement les unes des autres et se déplacent plus librement.

  2. Aucune particule n'est détruite, et le flacon fermé empêche toute fuite : le nombre de particules reste le même.

  3. Le modèle particulaire rend compte du fait que la masse reste la même quand la matière change d'état 3.

  4. Conclusion : le flacon a la même masse avant et après l'évaporation.

L'affirmation est fausse : les mêmes particules sont présentes avant et après, la masse est donc conservée.

Les questions qu'on se pose

La masse se conserve-t-elle toujours dans une transformation chimique ?

Oui, à condition de compter tout ce qui participe : les réactifs consommés et tous les produits, gaz compris 4. Une balance peut montrer une baisse ou une hausse si un gaz sort du récipient ou y entre. Dans un système fermé, la masse reste constante.

Pourquoi le volume ne se conserve-t-il pas alors que la masse oui ?

La masse dépend de la matière présente, et cette matière ne change pas lors d'un changement d'état. Le volume dépend de la façon dont les particules sont rangées et espacées, il peut donc varier 1. C'est pourquoi la masse volumique, ρ=mV\rho = \dfrac{m}{V}, change quand le volume change.

Comment repérer l'erreur quand ma masse finale est différente de la masse de départ ?

Pose-toi deux questions. Un gaz s'est-il échappé (récipient ouvert, effervescence, combustion) ? Un gaz de l'air est-il entré dans la matière, comme le dioxygène qui se combine au métal ? Si oui, ta balance ne mesurait qu'une partie du système et la masse totale reste conservée.

Sources

Programme visé : Programme du cycle 4 – Physique-chimie (BO n° 31 du 30 juillet 2020) · Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse

  1. Programme du cycle 4 – Physique-chimie (BO n° 31 du 30 juillet 2020), Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse. Consulté le 12 novembre 2026.
  2. Ressources pédagogiques – Cycle 4 Physique-chimie, Éduscol. Consulté le 12 novembre 2026.
  3. Programme sciences au cycle 4 – Outil de planification, Académie de Bordeaux. Consulté le 12 novembre 2026.
  4. Conservation de la masse, Wikipédia. Consulté le 12 novembre 2026.
  5. Conservation de la viande, Wikipédia. Consulté le 12 novembre 2026.

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