Réaction entre l`acide chlorhydrique et le fer - (Professeur)

Document du professeur 1/5
Niveau 3e
Physique – Chimie
LA RÉACTION ENTRE L’ACIDE
CHLORHYDRIQUE ET LE FER
Programme (BO n° 6 du 28 août 2008)
A - La chimie, science de la transformation de la matière
Connaissances
Capacités
Commentaires
RÉACTION ENTRE L’ACIDE CHLORHYDRIQUE ET LE FER : quels produits sont formés ?
Les ions hydrogène et chlorure sont Suivre un protocole pour :
présents dans une solution d'acide - reconnaître la présence des ions
chlorhydrique.
chlorure et des ions hydrogène ;
- réaliser la réaction entre le fer et
Le fer réagit avec l'acide
l’acide chlorhydrique avec mise en
chlorhydrique, avec formation de
évidence des produits.
dihydrogène et d'ions fer (II).
Faire un schéma.
Critères de reconnaissance d’une
transformation chimique :
disparition des réactifs et apparition
de produits.
Les demi-équations électroniques
sont hors programme.
La mise en évidence du
dihydrogène sera réalisée sur une
très petite quantité de gaz.
À ce stade, le bilan de la réaction
est écrit en toutes lettres :
fer + acide chlorhydrique dihydrogène + solution de chlorure
de fer (II)
Thème de convergence : sécurité
Pré requis de l’élève
o
o
o
o
L’élève sait mesurer un pH et identifier une solution acide grâce à son pH ;
L’élève connaît le test d’identification des ions chlorure et fer (II) ;
L’élève connaît la notion de réactif, produit et transformation chimique (vu en 4ème) ;
L’élève sait écrire la réaction chimique qui traduit une transformation chimique (vu en 4ème).
Mots clefs
o
o
o
o
o
o
Acide chlorhydrique
Dihydrogène
Fer
Ion chlorure
Ion hydrogène
Ion fer (II)
©PIERRON 2008
o
o
o
o
o
o
Nitrate d’argent
Précipité
Produit
Réactif
Réaction chimique
Solution aqueuse
o Soude
o Test d’identification
o Transformation
chimique
Réaction entre HCl et Fe (page 1)
Document du professeur 2/5
Prévoir
Matériel
Poste élève
o Deux flacons compte-gouttes
o Un bécher de 100 mL
o Un pH-mètre stylo
o Des allumettes
o Des tubes à essais
o Une spatule
o Une blouse
Référence
06840
06464
04955
/
06622
06652
01085 (femme)
01086 (homme)
12525
o Des lunettes de sécurité
Consommables
Poste élève
o Eau distillée
o Soude (hydroxyde de sodium)
o Nitrate d’argent
o Acide chlorhydrique
o Poudre de fer
Référence
01372980
01819980
01138060
01011980
01415250
Remarques, astuces
o Une solution d’acide chlorhydrique de concentration 3 mol.L-1 permet de réaliser aisément la
réaction entre le fer et l’acide en limitant les risques liés à l’utilisation d’un acide ;
o En diluant la solution obtenue, l’observation des précipités est facilitée ;
o Une (ou des) fiche(s) d’aide peut(vent) être distribuée(s) aux élèves suivant le niveau de la
classe (exemples ci-dessous).
1. Domaines de pH
2. Tests de reconnaissance des ions
Ions
Réactif
Couleur du précipité
Chlorure Cl-
Nitrate d’argent
Blanc
Cuivre (II), Cu2+
Soude
Bleu
Fer (II), Fe2+
Soude
Vert foncé
3+
Soude
Rouille
Fer (III), Fe
©PIERRON 2008
Réaction entre HCl et Fe (page 2)
Document du professeur 3/5
3. Rappel : qu’est une transformation chimique ?
Le carbone brûle dans le dioxygène. Il se forme du dioxyde de carbone.
Ceci est une transformation chimique car les réactifs disparaissent et un produit apparaît.
Le carbone et le dioxygène sont les réactifs. Le dioxyde de carbone est le produit.
Cette transformation chimique se traduit par la réaction chimique suivante :
carbone
+
dioxygène
dioxyde de carbone
Prolongements
o D’autres métaux que le fer réagissent avec l’acide chlorhydrique : ce sont, par exemple, le
zinc, l’aluminium, l’étain, le magnésium, le chrome et le nickel. Par contre, le cuivre,
l’argent, l’or ou le platine ne réagissent pas avec cet acide. Ces réactions produisent du
dihydrogène ainsi que les ions correspondant au métal attaqué.
o C’est le chimiste britannique Henry Cavendish qui, le premier, fabriqua du dihydrogène
en faisant réagir un acide – sulfurique ou chlorhydrique- sur différents métaux.
La densité du dihydrogène étant particulièrement faible – c’est le moins dense des gaz-, on
pensa à l’utiliser pour gonfler des ballons destinés à s’envoler dans l’atmosphère. Dès
1783, le chimiste français Jacques Charles fit une telle ascension.
Au début du XXème siècle, des dirigeables
gonflés au dihydrogène assuraient même une
liaison aérienne avec les Etats-Unis mais la
catastrophe du zeppelin Hindenburg en 1937
mit fin à l’utilisation du dihydrogène pour
gonfler les ballons transportant des passagers,
l’appareil s’étant enflammé lors de son
amarrage sur le pylône prévu à cet effet lors de
son arrivée à Lakehurst, près de New-York.
Dans l’avenir, le dihydrogène, dont la
combustion est très énergétique, pourrait être
Crédit photo :
un combustible de choix pour les véhicules
U.S. Naval History & Heritage Command.
dans les « piles à hydrogène » qui sont des
générateurs propres, ne produisant que de
l’eau.
Pistes d’évaluation
Expérimentales
Théoriques
©PIERRON 2008
-
Respecter les consignes ;
Réaliser proprement les expériences ;
Identifier le dihydrogène ;
Porter une blouse et des lunettes de sécurité ;
Ranger le matériel.
Conclure l’activité 1 ;
Identifier les ions présents dans la solution obtenue ;
Ecrire la réaction chimique correspondant à la transformation ;
Conclure l’activité 2.
Réaction entre HCl et Fe (page 3)
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Nom :
Prénom :
Classe :
Date :
Physique – Chimie
LA RÉACTION ENTRE L’ACIDE
CHLORHYDRIQUE ET LE FER
Objectifs :
•
•
•
•
Découvrir la composition de l’acide chlorhydrique ;
Réaliser la réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer ;
Identifier les produits de cette transformation chimique ;
Ecrire la réaction chimique qui traduit cette transformation chimique.
ACTIVITÉ 1 : Analyser l’acide chlorhydrique
1. Mettre de l’acide chlorhydrique dans un bécher et mesurer son pH à
l’aide d’un pH-mètre stylo : pH = 2,35
Quel est le caractère de l’acide chlorhydrique, comme son nom
l’indique? Expliquez.
Il possède un carctère acide car son pH est inférieur à 7.
Déduire de ce qui précède quels sont les ions qui sont contenus en
quantité importante dans l’acide chlorhydrique ?
L’acide chlorhydrique contient des ions hydrogène de formule H+.
Eteindre le pH-mètre stylo avant de le rincer avec de l’eau distillée.
Remettre le capuchon.
2. Verser quelques gouttes d’une solution de nitrate d’argent dans un
peu d’acide chlorhydrique contenu dans un tube à essais.
Qu’observez-vous ?
On observe l’apparition d’un précipité blanc.
Que montre cette réaction ?
L’acide chlorhydrique contient des ions clorure de formule Cl-.
L’acide chlorhydrique contient des ions hydrogène de formule H+ et des ions
chlorure de formule Cl-.
Il renferme également des molécules d’eau de formule H2O car c’est une solution
aqueuse.
ACTIVITÉ 2 : Réaliser la réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer
1. Mettre ½ spatule de poudre de fer dans un tube à essais puis verser dessus 2 cm3 d’acide
chlorhydrique.
Qu’observez-vous ?
Le fer est attaqué par l’acide chlorhydrique. Un gaz se forme.
2. Boucher le tube avec un bouchon adapté, attendre quelques instants
pour que le dégagement de gaz soit suffisant, puis enlever le bouchon
et approcher une allumette enflammée de l’ouverture du tube
légèrement incliné.
Que se produit-il ?
On entend une petite détonation puis le gaz brûle sans bruit.
©PIERRON 2008
Réaction entre HCl et Fe (page 4)
Document du professeur 5/5
Ceci est caractéristique du gaz très inflammable qui s’est dégagé lors de la réaction : il s’agit du
dihydrogène dont la molécule est formée de deux atomes d’hydrogène.
Ecrivez la formule chimique du dihydrogène : H2
3. Lorsque la réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique a eu lieu,
ajouter de l’eau distillée dans le tube à essais jusqu’au 2/3 environ,
puis répartir la solution S obtenue dans deux autres tubes notés 1 et 2.
a) Dans le tube 1, verser quelques gouttes d’une solution de nitrate
d’argent.
Qu’observez-vous ?
Il apparaît un précipité blanc.
Quels ions sont contenus dans la solution S (nom et formule) ?
S contient des ions chlorure Cl-.
b) Dans le tube 2, ajouter goutte à goutte de la soude jusqu’à ce
qu’un précipité apparaisse.
Quelle est la couleur de ce précipité ?
Le précipité est vert foncé.
Quels ions sont présents dans la solution S (nom et formule) ?
S contient des ions fer (II) Fe2+.
c) Quel nom peut-on donner à la solution S ?
S est une solution de chlorure de fer (II).
RANGER LE MATÉRIEL
4. La réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer est une transformation chimique : pourquoi ?
Cette réaction est une transformation chimique car des réactifs disparaissent et des produits
apparaissent.
Quels sont les réactifs ?
Les réactifs sont le fer et l’acide chlorhydrique.
Quels sont les produits ?
Les produits sont le dihydrogène et la solution de chlorure de fer (II).
Compléter ci-dessous la réaction chimique qui traduit cette transformation chimique.
fer + acide chlorhydrique → dihydrogène + (solution de) chlorure de fer (II).
La réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer est une transformation chimique car
des réactifs disparaissent et des produits apparaissent.
Elle peut se traduire par la réaction chimique :
Fer + acide chlorhydrique → dihydrogène + (solution de) chlorure de fer (II)
Remarques :
- Le dihydrogène est un gaz environ quinze fois moins dense que l’air. Il est très dangereux car,
lorsqu’il se répand dans l’air, il constitue avec le dioxygène de l’air un mélange tonnant qui explose à
la moindre flamme ou étincelle.
- Les ions chlorure sont présents à la fois dans le réactif qu’est l’acide chlorhydrique et dans le produit
qu’est la solution de chlorure de fer (II) : ils ne participent pas à la réaction chimique qui peut donc
alors s’écrire : fer + ion hydrogène → dihydrogène + ion fer (II)
©PIERRON 2008
Réaction entre HCl et Fe (page 5)