VI)Réaction des matériaux avec les solutions aqueuses   

   Certains produits ménagers contiennent substances corrosives, c'est le cas de l'acide chlorhydrique  ou de la soude du commerce. Quels matériaux peut-on utiliser pour fabriquer les récipients qui les contiennent ? 

1)Formules de quelques ions

Il existe deux sortes d'ions:

  • les ions positifs ou cations

  • les ions négatifs ou anions

la formule d'un ion est constituée du symbole de l'atome à partir duquel il est formé et de la charge positive ou négative qu'il porte.

Nom de l'ion Formule
ion hydrogène   H+
ion sodium Na+
ion zinc Zn2+
ion cuivre Cu2+
ion aluminium Al3+
ion ferreux Fe2+
ion ferrique Fe3+
ion hydroxyde OH-
ion chlorure Cl-
ion sulfate SO42-
ion nitrate NO3-

2)Le pH des solutions 

Le pH est un nombre qui permet d'évaluer l'acidité d'une solution.

On le mesure à l'aide

 d'un pHmètre 

  ou      de papier pH 

voir FM  Mesurer l'acidité d'une solution

L'eau pure est neutre. Elle a un  pH de 7. 

Le pH d'une solution est compris entre 1 et 14

Une solution basique a un pH  supérieur à 7 

Plus le pH est élevé, plus la solution est basique. Exemples: soude, savon, eau de Javel

Une solution acide a un pH  inférieur à 7 ;

Plus le pH est faible, plus la solution est acide Exemples: acide chlorhydrique, jus de fruits, coca, perrier 

 

3) Dangers des solutions acides et basiques

FM23 Savoir manipuler des liquides dangereux

Les solutions acides ou basiques du commerce sont concentrées. 

Elle sont très corrosives et peuvent provoquer de graves brûlures. 

Pour les rendre moins dangereuses on les dilue.

Attention il ne faut jamais verser de l'eau dans la base ou l'acide. Risque de projections

Les solutions acides et basiques présentent un danger pour l'environnement. Elles ne doivent pas être jetées dans l'évier mais stockées dans un bidon pour être traitées

Doc 3: 9 symboles de dangers

Doc 4: Lire une étiquette c'est déjà se protéger

4)Etude du document p 77: Les pluies acides

FM24 Tests d'identification des ions métalliques

5) Les constituants de l'acide chlorhydrique et de la soude

Une solution d'acide chlorhydrique contient des ions hydrogène H+ et des ions chlorure Cl-. 

Elle contient autant d'ion H+ que d'ions Cl- (électroneutralité). Sa formule s'écrit H+ + Cl-

Ce sont les ions H+ qui sont responsables de l'acidité. 

Plus la solution contient d'ions H+, plus elle est acide et plus son  pH est faible.

Une solution de soude ou hydroxyde de sodium contient des ions hydroxyde OH- et des ions sodium Na+. 

Elle contient autant d'ion OH-  que d'ions Na+ (électroneutralité). Sa formule s'écrit Na+ + OH-

Ce sont les ions OH- qui sont responsables de la basicité. 

Plus la solution contient d'ions OH- plus elle est basique et plus son  pH est élevé.

6) TP N° 2 Test d'identification des ions

TP N°2    Test d’identification des ions

But : Identifier les ions d’une solution.

Matériel :Tubes a essais, solutions ioniques, soude, nitrate d’argent, chlorure de baryum.
 

 

 

 

 


Protocole expérimental :

 1)Verser quelques gouttes de  réactif dans des tubes contenant les solutions

  • Action de la soude sur des solutions de sulfate de cuivre (Cu2+; SO42- )  sulfate de fer (SO42-, Fe 2+), chlorure  ferrique (Cl-, Fe3+), chlorure d’aluminium (Al 3+ ; Cl-), Chlorure de zinc (Zn 2+ ;  Cl-)
  • Action du nitrate d’argent sur une solution de chlorure de zinc et sur une solution de chlorure d’aluminium
  • Action du chlorure de baryum sur une solution de sulfate de cuivre et sur une solution de sulfate de fer.

2) Observer la couleur de la solution inconnue.

Séparer la solution en 2 tubes.

Faire le test de la soude sur un des tubes puis faire les autres test sur le 2° tube.

Nommer l’anion et le cation de la solution inconnue.

Attention

 

 

la soude est une solution corrosive il faut la manipuler avec précaution.

 

Revoir les consignes de sécurité.

  • Voir fiche méthode 23 manipuler des liquides dangereux
  • FM 24 test d’identification des ions ,
  • FM 25 rechercher la présence d’ions dans une solution.

 

 

Tests

test à la soude

test au nitrate d'argent

test au chlorure de Baryum
Couleur du précipité blanc vert rouille bleu blanc qui noirçit à la lumière blanc

ion identifié

 Al3+ ou Zn 2+ Fe2+ Fe3+ Cu2+ Cl- SO42-

                  

7) TP N° 3 Action de l'acide Chlorhydrique sur les métaux

TP N°3    Action de l’acide chlorhydrique sur le fer

But : Etudier l’action de l’acide chlorhydrique sur le fer.

Protocole expérimental :

1)Verser dans un tube à essais contenant de la limaille de fer, 2 mL d’acide chlorhydrique après en avoir déterminé le pH.

Attention l’acide chlorhydrique est très corrosif. Revoir les consignes de sécurité.

  • Essuyer très soigneusement le haut du tube avant de le boucher avec le doigt
  • Noter vos observations
  • Après quelques instants approcher une flamme de l’entrée du tube débouché
  • Noter vos observations

2)Filtrer la solution restant dans le tube

  • Déterminer son pH, conclure
  • Verser quelques gouttes de soude dans la solution
  • Noter vos observations.
  • Proposer une explication
  • Voir FM 23 manipuler des liquides dangereux
  • FM 24 test d’identification des ions ,

Questions 

  1. Quels sont les réactifs de cette réaction chimique 

  2. Quels sont les ions présents dans l’acide chlorhydrique ?

  3. Quel est l’ion responsable de l’acidité d’une solution ?

  4. A quoi la modification du pH est-elle due ?

  5. A quoi le test à la soude sert-il ?

  6. Quels sont les ions présents dans la solution à la fin de l’expérience ?

  7. D’où proviennent-ils ?

  8. Quels sont les produits de cette réaction chimique ?

Matériel:                           

Lorsque l'on verse de l'acide chlorhydrique sur la limaille de fer il se produit une effervescence. Un gaz  se forme.

 
Ce gaz brûle dans l'air en présence d'une flamme en produisant un jappement caractéristique du dihydrogène.

L'action de l'acide chlorhydrique sur le fer produit du dihydrogène.

Le pH de la solution augmente donc la concentration en ion H+ diminue.

Au cours de cette réaction chimique des ions H+ disparaissent
Lorsque l'on ajoute de la soude dans la solution restant à la fin de l'expérience, il se forme un précipité vert qui montre la présence d'ions Fe 2+.

L'action de l'acide chlorhydrique sur le fer produit des ions Fe 2+.

Equation-bilan de la réaction chimique

    Fe    + 2( H+ + Cl-)        H2   +  (Fe 2+.+ 2 Cl-)

Les ions Cl- de l'acide chlorhydrique  ne sont pas modifiés au cours de la réaction. On dit qu'ils sont indifférents. 

On peut écrire une équation bilan simplifiée

               Fe    + 2 H+        H2   +  Fe 2+.

Voir FM26 Équilibrer une équation chimique faisant intervenir des ions et FM27

De la même manière le zinc et l'aluminium réagissent avec l'acide chlorhydrique pour donner du dihydrogène.

Equation-bilan de ces réactions chimiques

   

Zn    + 2( H+ + Cl-)        H2   +  (Zn 2+.+ 2 Cl-)

 
 2Al    + 6( H+ + Cl-)     3H2   + 2(Al 3+.+ 3 Cl-)

 

le cuivre ne réagit pas avec l'acide chlorhydrique

8)Action de la soude sur les métaux

On réalise l'expérience suivante

                           

La soude réagit à froid avec l'aluminium il se forme de l'aluminate de sodium. et du dihydrogène

Soude + Aluminium   Dihydrogène + Aluminate de sodium

Elle réagit à chaud avec le zinc, il se forme du zincate de sodium et du dihydrogène.

Soude + Zinc   Dihydrogène + Zincate de sodium

Le fer et le cuivre ne réagissent pas avec la soude.

La soude réagit vivement avec l'aluminium, plus lentement avec le zinc en produisant du dihydrogène.

9)Inertie de certains matériaux.

Le verre et la plupart des matières plastiques ne réagissent pas avec les acides ni avec les bases. L'abandon de ces matériaux non dégradables est une des source de pollution des milieux naturels.

Les acides et les bases peuvent être stockés dans des récipient en matière plastiques ou en verre.

10)Activité expérimentale p 88 : Identifier des ions avant et après une réaction chimique

11) Activité documentaire p 89: A quoi sert le zinc d'une pile ?