bûrornpostbn thsr {t|qut du

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f.hy$rug6nt
âtë do uodlultt
Mise en questionnement : comment pouvez-vous utiliser
la mesure d'une grandeur pour valider la réaction chimique
associée à une transformation chimique effective ?
de sodium
| - L'hydrogénocarbonate
L'h y d r o g é n o c a rb o n adtee so d i u m,connu égalementsous le nom de bicar bonatede s odi um
e s t u n s o l i d ea n h yd req u i se d é co mposesous l' actionde la chaleur .
1 ) O u e l e s t I ' asp e ctp h ysi q u ed e ce com posé? Soyezpr écisdans votr e r éponse.
" a n h y d r e "?
2 ) O u e s i g n i f i el e t e r m e
3) O u e l sé l é me n tsco mp o se n tce co mposéionique?
4l P e n s e z - v o u sq u 'u n co mp o sé a n hydr e peut se décom poseren pr oduisantde l 'eau ?
J ust i f i e z .
de sodium
ll - Décompositionthermiquede I'hydrogénocarbonate
Pro b l è m e: Pa rmi l e s é q u a ti o n ssu ivantes,une seule cor r espondà la décom po s i ti onde
I 'h y d r o g é n o ca rb o n a dtee so d i u m.
2 N a H C O g ( s* ) 2 N a O H ( s l+ Z t t r O ( O )
2 N a H C O g (-sN) a r O ( s )+ 2 O z G l + 2 C ( s ) + H r O ( s )
2 N a H C O . ( s- )N a r O ( s ) + 2 C O r ( g )+ H r O ( g )
2 N a H C O 3 ( s* ) N a r C O . ( s )+ C O 2 ( s )+ H 2 O ( g )
N a H C O . ( s- )N a O H ( s ) + C O 2 ( g )
(1)
(21
(3)
( 4)
(5)
A - Mise en place de l'expérience
1 ) P a r m il e s p ro d u i tsd e l a d é co mp osition:
- q u e l ss o n t c eu x q u e vo u s p o u ve z, à pr ior i,r econnaîtr e
visuellementet de quellefaç on ?
- q u e l ss o n t c eu x q u e vo u s p o u ve zc ar actér iser? Pr écisezchaquetest de car actér i s ati on.
2) P a r m ic e s 5 p ro p o si ti o n s,p o u ve z- vouséliminerune ou plusieur séquations? Jus ti fi ez '
ther m ique?
3) C o m m e n tpro cé d e z-vo ups o u r e ffectuerune décomposition
un protocole
puis
individuellement
rédigez
4l En vous regroupant par 4, construisez
de sodi um ,de
l' hydr ogénocar bonate
ther m iquem ent
exp é r i m e n t apl e i me tta n td e d é co mp oser
ré c u p é r e lre s p ro d u i tsd e l a ré a cti o net de mettr een évidenceles pr oduitsfor més.F ai tesl a
lis t ed u m a t é r i e ln é ce ssa i ree t me ttezen évidencetoutes les pr écautionsexpér imental es '
5 ) R é a l i s e zl ' e xp é ri e n cep u i s ré d i g e z- la( ne r éécr ivezpas le pr otocoledéjà pr ésentédans l a
q u e s t i o n4 ) .
de s odi um
p e s e zl e t u b e à e ssa ià vi d e e t n o te zsa m assem,. La m assed' hydr ogénocar bonate
m,.,peséeest de 2,O g.
6 l A l a s u i t e d e l 'e xp é ri e n cee t en considér antles r ésultatsexpér im entaux ,quel l e( s )
é q u a t i o n ( sp) ou ve z-vo u sé ca rte r? Justifiez.
B - Constructionde tableaudescriptif(en mol)
A p r é s e n t ,i l vo u s re ste 2 é q u a ti o nsque vous n' avez pu écar ter à par tir des rés ul tats
a n t é r i e u r sL. a co n stru cti o nd u ta b l e audescr iptifet la pr évisiondu bilande matièr ev a v ous
p e r m e t t r ed e d é te rmi n e rl a q u e l l ed e ces équationsest la bonne.
p e u t a p p o r t e rs a p e s é e?
1 ) U n ef o i s l e p r o d u i td e r é a c t i o ns o l i d er e f r o i d iq, u e l l ei n f o r m a t i o n
2 ) Ou e l l e si n f o r ma ti o n sco n ti e n tl e ta bleaudescr iptif? En quoi ces infor mationspeuv ent- el l es
v o u s a m e n e rà i d e n t i f i e lra b o n n eé q u a t i o n?
3 ) C o m p l é t e zl e s d e u x t a b l e a u xc i - d e s s o u s .
l
M a s s e sm o l a i r eas t o m i q u eesn g . m o 1
E q u a t i o n( )
de la réactior
-l
2 NaHCO3(s)
Na: 23,O
H : 1,O
C:12,O
O:16,0
-->
avancement
I
Etat
i n i t i a l( m o l )
E n c o u r sd e
t ra n s f o r m a t i o r
Etat
final (mol)
Equ a t i o n( )
de la réactior
2 NaHCO.(s)
-->
avancement
Etat
i n i t i a l( m o l )
E nc o u r sd e I
transformatior
Etat
f i n a l( m o l )
4) Concluez.
5) S c h é m a t i se zu n mo n ta g e e xp é rimentalper mettant de r ecueillirle gaz for m é par
d é p l a c e m e ndt' e a u .O u e lv o l u m ed e g a z d e v r i e z - v o urse c u e i l l itrh é o r i q u e m e n?t
V. : 24,O L-moll
C - Mise en évidencedes difficultés
C i t e zl e s t r o i s p o i n t sq u i v o u s o n t s e m b l él e s p l u sd i f f i c i l e sà c o m p r e n d r ed a n s c e T . P . .
l.'P" dâ tilllmlu T
G,ut-rgutlsh'du
de sodium
| - L'hydrogénocarbonate
1 ) C ' e s t u n s o l i d es e p r é s e n t a nst o u s l a f o r m ed ' u n e p o u d r eb l a n c h ef i n e m e n td i v i s é e .
2 ) A n h y d r e: q u i n e c o n t i e n tp a s d ' e a u .
3l Un élément est caractérisé par son nombre de protons et donc par son numéro atomique
Z. ll est possible de retrouver cet élément dans un atome, dans une molécule, dans un ion
monoatomique ou polyatomique.
Dans les exemples suivants, l'élément soufre est présent :
- le soufre solide S de couleur jaune ;
- la molécule de dioxyde de soufre SOz;
- I'ion monoatomique sulfure *- ;
- I'ion polyatomique sulfate SOoz.
"so.rfre" peut exister y
La notion d'élément regroupe toutes les formes sous laguelle le
compris les isotopes éventuels.
de sodium sont pr ésentsles élémentss odi um ,
Dan s l a m o l é c u l ed 'h yd ro g é n o ca rbonate
h y d r o g è n e c, a r b o n ee t o xyg è n e .
4 ) P o u rf o r m e rd e l 'e a u ,l e sé l é me n tshydr ogèneet oxygènedoivents' associer. Cesé l ém ents
the r m i que,
de sodiumet lor sde sa décom position
s o n t c o n t e n u sd a n s l 'h yd ro g é n o ca rbonate
il e s t d o n c p o ssi b l ed 'o b te n i r d e l 'e au. Seuleune vér ificationexpér imentaleper mettr ade
c o n f i r m e ro u n o n ce tte é ve n tu a l i té .
de sodium
ll - D é c o m p o si ti o th
n e rmi q u ed e l 'h ydr ogénocar bonate
A - Mise en place de I'expérience
1 ) L e sé q u a t i o n s( 1 ) e t ( 2 ) p e u v e n tê t r e é l i m i n é e sL. a p r e m i è r ec a r e l l en ' a p p l i q u ep a s l a l o i
d e sé l é me n ts(a b se n cede l' élém entcar bonepar miles6coè.i6)et la deux i èm e
d e c o n s e r v a t i on
c a r e l l e p r o p o sel a fo rma ti o nd 'e a u solideà tempér atur eélevée,ce qui est imposs i bl e.
2 l C a r a c t é r i s a ti odnu d i o xyd e d e ca r bone: le dioxyde de car bone,gazeux à tempér atur e
a m b i a n t et,r o u b l el ' e a ud e c h a u x .
Car a c t é r i s a t i odnu d i o xyg è n e: l e d i o xygèner aviveou r allum eune allumetteincandes c ente.
Car a c t é r i s a t i odne l 'e a u : l e su l fa ted e cuivr eanhydr eblancdevientbleu en pr ésenc ed'eau.
lde n t i f i c a t i o n
d u ca rb o n e: l e ca rb o n ese pr ésentesous la for m e d' un dépôt noir se for m ant
d a n s l e m é l a n g er é a c t i o n n e l .
ther m i que
3 ) ll s u f f i t d e c ha u ffe r,p l u s o u mo i n sfor tem ent,pour pr ovoquerla décomposition
d'un corps.
4) Protocoleexpérimental:
- j e p è s e 2 , O g d ' h y d r o g é n o c a r b o n a t ed e s o d i u m e t l e s d é p o s ed a n s u n t u b e à e s s a i;
- j e p l a c e u n t u b e à d é g a g e m e n tà l a s o r t i e d u t u b e à essai.L' extr ém itéde ce tube tr em pe
d a n s u n b é c h e rc o n t e n a n td e l ' e a u d e c h a u x .
- je c h a u f f em on tu b e à e ssa i .
5)S c h é m a :
g o .+r\& .i L.s
-*
a.rci,*
<!g
chz+s zt-
L1 anog^ocsifon
observations
:
aJ e'- a-s'ustL*" r''r
l-ro
*. r-cL:ri
- d é g a g e m e ngt a z e u xt r o u b l a n tl ' e a ud e c h a u x
- d é p ô t d e p e t ite sg o u tte l e tte se n h a ut du tube à essai,le test au sulfatede cuivr e a nhy dr e
e s t p o s i t i fa v e c ce s g o u tte l e tte s;
- p a sd e m o d i f i c a t i od
n e l a c o u l e u rd u s o l i d ed a n s l e t u b e à e s s a i .
Interprétation
L o r sd e l a t r a n s f o r m a t i ocnh i m i q u e i,l s ' e s t f o r m éd u d i o x y d ed e c a r b o n ee t d e l ' e a u .
Con c l u s i o n
r u e l o r sd e l a d é c o m p o s i t i otnh e r m i q u ed e
A c e s t a d ed e l ' e x p é r i e n c en,o u sp o u v o n sa f f i r m e q
l ' h y d r o g é n o c a r b o n adte s o d i u m ,i l s e f o r m e d u d i o x y d ed e c a r b o n ed e f o r m u l eC O , e t d e
l ' e a uH r O .
6 ) N o u sp o u v o n sd o n c é c a r t e rl ' é q u a t i o n( 5 ) o ù l ' e a ue n t a n t q u e p r o d u i te s t a b s e n t e .
@
B - Constructiondu tableau descriptif
par
1) L a m a s s em d e p ro d u i tso l i d efo rmé nous per metd' accéderà la quantitéde m atiè r en
pr
oduit.
du
la re l a t i o nf l : l rt / M a ve c M ma ssemolair emoléculair e
de la tr ansfor m ationchi m i que
instant
chaque
à
2 l L e t a b l e a ud e scri p ti fp e rme td e co nnaîtr e
les q u a n t i t é sd e ma ti è re sd e ch a cu ndes r éactifset pr oduitsde la r éaction.
produit
C o m m en o u ss o m m e sc a p a b l e sd e c a l c u l e rg, r â c ea u t a b l e a ud e s c r i p t i fl,a m a s s ed u
l et a i n s i
s o l i d ep o u rl e sd e u x é q u a t i o n sn, o u sp o u v o n sl e sc o m p a r eàr l a m a s s ee x p é r i m e n t a e
d é c o u v r i rq u e l l eé q u a ti o nch i mi q u ecor r espondà la r éactionexistante.
de sodium
3) Calculde la masse motairemoléculaired'hydrogénocarbonate
1
:
2
3
,
O
+ (3x16,0) :84,Og'mol
1
2
,
O
+
1
,
0
+
M ( N a H C O .: ) M ( N a )+ M ( H ) + M ( C )+ 3 M ( O )
de sodium réagissante
Calculâe la quantitéde matièred'hydrogénocarbonate
:
:
2
,
O
:
184,O 2'4'102 mol
n , ( N a H C O . ) m ( N a H C O ./) M ( N a H C O ' )
t xi ma ld e l a r éaction: le r éactifa complètementdispar uà l a fi n de
Cal c u ld e I ' a v an ce me nma
"
é
q
u
a
ti o n "e n fo n ctionde Xr n",est égaleà O.
la ré a c t i o ne t so n
X - " * : 2 , 4 ' 1 0 - :2 2 = 1 , 2 ' 1 0 2m o l
2 , 1 . 1 O 2- 2 X . " " : 0
2 NaHCOT(s)
E q u a t i o n0
de la réaction
N a r O ( s )+
2 C or ( g l +
ncement
i n i t i a l( m o l )
I
E n c o u r sd e I
t ra n s f o r m a t i on l
Etat
I
final (mol)
|
O
2,\.102
x
2 , \ . 1 O 2- 2 x
2X^u*
X,n""
1,2.10-2
1,2.10-2
E q u a t i o n( 2 )
de la r é a c t i o n
2 NaHCO.(s)
Nar CO.( s)+
2,4.102
C o r ( g )+
xiao,r
1,2102
Hro(s)
avancement
Etat
i n i t i a l( m o l )
E n c o u r sd e
t ra n s f o r m a t i o
Etat
f i n a l( m o l )
X,,nu"
121G
pr odui t
s o l i d ee t l a c o m p a r e rà l a m a s s ee x p é r i m e n t a ldee 1 , 3 g .
(3 ) M a s s em o l a i remo l é cu l a i red 'o xyde de sodium
M ( N a r O ): 2 M ( N a )+ M ( O ) : ( 2 x 2 3 , 0 1+ 1 6 , 0 = 6 2 , 0 g . m o l - '
Massethéoriqued'oxyde de sodium
: 1), 2 ' 1 0 - 2 x 6 2 , 0 : 7 , 4 ' 1 0 t g
m ( N a r O:) n ( N a r Ox)M ( N a r O ): X ' , u " X M ( N a r O
(4) Masse molairemoléculairedu carbonatede sodium
=1O6,0g.mol'1
M ( N a r C O .=\ 2 M ( N a )+ M ( C )+ 3 M ( O ) : ( 2 x 2 3 , 0 1 + 1 2 , O+ ( 3 X 1 6 , 0 )
Massethéoriquede carbonatede sodium
= 1,3g
m ( N a r C O .:l ; r ( N a 2 C Ox. )M ( N a r C O 3: ) X . u "x M ( N a r C O . :) 1 , 2 ' 1 O 2x 1 0 6
C, e s t l ' é q u a t i o nt+i q u i e st l a b ô n ne car les massesexpér imentaleet théor iques ont l es
mê m e s .
5 ) L e sp r o d u i t sg a z e u xs o n t l e d i o x y d ed e c a r b o n ee t l ' e a u .S e u l e m e n tl ',e a us e c o n d e n s es u r
par déplacementd' eau et le gaz r e s tantes t
les p a r o i so u e st l i q u i fi é el o rs d u re cueillement
C O 2 .f f s e f O r m eX . u * d ed i o x y d ed e C a r b O neet s O nv O l u m ee S t : V : X . . " V . : 2 , 6 ' 1 0 1L
l i x p é r i m e n t a l e m ednot i t c o n f i r m e cr e t t ev a l e u r .
s o i fe n v i r on 1 1 4L . [ ê v o l u m eg a z e u xr e c u e i l e