fiche tp cours 1

THÈME MONDE DE LA MATIERE / MONDE OBJET CH. III RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRE UN MÉTAL ET UN ION RÉACTIONS D’OXYDORÉDUCTION TP -­‐COURS 1STD2A TP M 01 C PAGE 1 / 5 I.
RAPPELS a) Métaux Métal : Corps …………., bon conducteur de la chaleur et de l'électricité, constitué d’atomes ………….. Un métal est donc représenté par le symbole des atomes qui le constituent : -­‐ le métal cuivre est représenté par le symbole de l'atome de cuivre ……….. ; -­‐ le métal fer est représenté par le symbole de l'atome de fer …………. Ions métalliques : -­‐ les atomes d'un métal ont tendance à …………. des électrons pour former des …..……..… : -­‐ les atomes de cuivre Cu ont tendance à perdre 2 électrons pour former des ions cuivre (II) ……… ; -­‐ les atomes de fer Fe ont tendance à perdre 2 électrons pour former des ions fer (II) ………. b) Propriétés des solutions ioniques Électroneutralité : Une solution contenant des ions est toujours électriquement ……………. : elle contient donc ……………… de charges (+) que de charges (-­‐). Ainsi, une solution de sulfate de sodium, contenant des ions sodium ………… et des ions sulfate …………. a pour formule : …………………………… ions portant une seule charge ions portant deux charges ions portant trois charges ions portant quatre charges CATIONS H+ : ion hydrogène (proton) H3O+ : ion hydronium NH +4 : ion ammonium Li+ : ion lithium Na+ : ion sodium K+ : ion potassium Ag+: ion argent Mg2+ : ion magnésium Ca2+ : ion calcium Ba2+ : ion baryum Fe2+ : ion fer II Ni2+ : ion nickel Cu2+ : ion cuivre II Zn2+ : ion zinc Sn2+ : ion étain Pb2+ : ion plomb ANIONS OH ! : ion hydroxyde : Cl ! : ion chlorure NO 3! : ion nitrate MnO4! : permanganate O2-­‐: ion oxyde S2-­‐: ion sulfure SO32! : Ion sulfite SO42! : ion sulfate CO32! : ion carbonate Cr2O72! : ion dichromate Al3+ : ion aluminium Fe3 : ion fer III Au3+ : ion or PO43! : ion phosphate N 3! : ion nitrure Pt4+ ion platine IV C4-­‐ ion carbure Exercice : Déterminer la formule d'une solution de -­‐ sulfate de cuivre : -­‐ chlorure de fer (II) :………………………………….. -­‐ nitrate de plomb : ……………………………………. -­‐ sulfate de fer (III) :…………………………………… II.
TESTS DE RECONNAISSANCE DE QUELQUES CATIONS MÉTALLIQUE -­‐ Dans un tube à essais, verser quelques mL de solution renfermant le cation à identifier -­‐ Si la solution est colorée, noter la couleur de la solution qui renferme ce cation et la noter -­‐ Verser quelques gouttes de la solution renfermant l’anion réactif correspondant -­‐ Écrire l’équation bilan de la réaction. (compléter le tableau suivant) Nom Formule Couleur solution Ion argent Ion cuivre (II) Ion fer (II) Ion fer (III) Ion zinc Ion plomb Ion Réactif (nom de la solution qui le renferme) Résultat du test Ion ………. (chlorure de sodium) Ion ………. (hydroxyde de sodium) Ion ………. (hydroxyde de sodium) Ion ………. (hydroxyde de sodium) Ion ………. (hydroxyde de sodium) Ion ………. (iodure de potassium) précipité blanc (chlorure d’argent) précipité bleu (hydroxyde de cuivre) précipité vert (hydroxyde de fer (II)) précipité rouille (hydroxyde de fer (III)) précipité blanc (hydroxyde de zinc) Précipité jaune vif (iodure de plomb) Équation chimique du test .……............ ……… .……............ ……… .……............ ……… .……............ ……… .……............ ……… .……............ ……… III.
ACTION DES IONS CUIVRE CU2+ SUR LE FER MÉTALLIQUE Fe Expérience 1 : - Verser environ 2 mL de solution de sulfate de cuivre dans un tube à essais. - Introduire ensuite une pointe de spatule de fer en poudre. - Agiter légèrement pour bien mélanger la poudre de fer dans la solution. - Observer. Compléter et légender le schéma Observations. ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... -­‐ Interprétations 1/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) a réagi et s’est transformée? ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... 2/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) s’est formée ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... 3/ La solution est filtrée et récupérée dans un deuxième tube à essais. 4/ Proposer et réaliser une expérience permettant de mettre en évidence une espèce chimique présente dans cette solution et qui s’est formée pendant la réaction chimique entre les ions cuivre et les atomes de fer. ..... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 5/ Quelle espèce chimique est mise en évidence ? ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 6/ Écrire l’équation bilan permettant de modéliser l’action des ions cuivre sur les atomes du fer métallique. ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 7/ Traduire la transformation subie parles ions cuivre à l’aide une équation chimique ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 8/ Traduire la transformation subie par le fer métallique à l’aide une équation chimique ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... Conclusion : Compte tenu de ces deux demi-­‐équations expliquer en quoi consiste la transformation qui a eut lieu entre les ions cuivre et les ions Fer Définitions : Oxydation ⇔ Une transformation chimique traduisant une perte d’électrons Réduction ⇔ Une transformation chimique traduisant un gain d’électron Oxydant ⇔ Espèce chimique qui capture un ou plusieurs électrons au cours d’une transformation chimique Réducteur ⇔ Espèce chimique qui cède un ou plusieurs électrons au cours d’une transformation chimique Réaction d’oxydo-­‐réduction ⇔ réaction au cours de laquelle on peut mettre en évidence un……………. d’…………………. entre un ………………….. qui fournit des ……………….. et un ………………. qui les ……………….. Compléter : L’ion Cuivre (II) Cu2+ est un …………. …… car il ………….. des ………….. à l’atome de ……………. qui lui ……………… des ……………… jouant ainsi le rôle de ………….. Le fer métallique Fe est un ………….. car il ……………. à l’ion …………… qui lui ………………. des ………………. jouant ainsi le rôle d’un ……………… Compléter Dans une équation d’oxydo-­‐réduction les ……………………. échangés n’apparaissent pas Donner un nom à ces deux tranformations ………………….
. Cu2+(aq) + Fe(s) è Cu(s) + Fe2+(aq)
Nombre d’électrons échangés ⇔ La solution demeurant électriquement neutre ; le nombre d’électrons …………….. par les espèces oxydantes est égale ………………….
au nombre d’électrons ……………….. par les espèces . réductrices IV.
ACTION DES IONS CUIVRE Ag+ SUR LE CUIVRE MÉTALLIQUE CU( EXPÉRIENCE CE L’ARBRE DE DIANE) Expérience 2 : -
Verser environ 2 mL de solution de nitrate d’argent dans un tube à essais. Introduire ensuite un morceau de cuivre métallique Agiter légèrement pour bien mélanger la poudre de fer dans la solution. Observer. Compléter et légender le schéma Observations. ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... Ò-­‐ Interprétations 1/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) a réagi et s’est transformée? ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... 2/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) s’est formée ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... 3/ La solution est filtrée et récupérée dans un deuxième tube à essais. Quel test permettrait d’identifier une espèce chimique formée au cours de la réaction entre les ions argent et le cuivre métallique ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 4/ Quelle espèce chimique est mise en évidence ? ...................................................................................... ...................................................................................... 5/ Écrire l’équation bilan permettant de modéliser l’action des ions cuivre sur les atomes du fer métallique. ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 6/ Traduire la transformation subie par les ions argent à l’aide une équation chimique ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 7/ Traduire la transformation subie par le cuivre métallique à l’aide une équation chimique ...................................................................................... ...................................................................................... ...................................................................................... 8/ Compléter : 9/ Compléter L’ion Argent Ag+ est un …………. …… car il ………….. des ………………….
………….. à l’atome de ……………. qui lui ……………… des . ……………… jouant ainsi le rôle de ………….. Le cuivre métallique Cu est un ………….. car il ……………. à l’ion …………… qui lui ………………. des ………………. jouant .…Ag+(aq) +…… Cu(s) è ….Cu2+(aq) +.…Ag)s)
ainsi le rôle d’un ……………… 19/Question Lorsqu’un atome de cuivre se transforme en un ion cuivre, combien d’ions argent se sont transformés en ………………….
atomes ? et combien d’électrons ont été échangés . ....................................................................................... ....................................................................................... ....................................................................................... V.
BILAN DES EXPÉRIENCES 1 ET 2 1/ Rôles joués par l’élément cuivre Expérience 1 Cu2+(aq) + 2e-­‐ Cu(s) Dans ces deux expériences l’élément cuivre intervient comme réactif sous deux formes 2+
-­‐ l’ion cuivre Cu dans l’expérience 1 qui joue le rôle d’un ……………. Expérience 2 Cu(s) -­‐ Cu2+(aq) + 2e-­‐ -­‐ Le cuivre métallique Cu dans l’epérience 2 qui joue ke rôle d’un …………… 2/ Transformations subies Dans l’expérience 1, l’ion cuivre joue le rôle d’un ………………. et se transforme en atome de cuivre qui a joué le rôle d’un ……………….. dans l’expérience 2 dans l’expérience 1 l’oxydant …………………. s’est transformé en ………………qui peut jouer le rôle de réducteur dans l’expérience 2. Une transformation qui transforme un oxydant en un réducteur en …………….. des électrons subit une ………………….. Dans l’expérience 2 l’oxydant …………………. s’est transformé en ………………qui peut jouer le rôle de réducteur dans l’expérience 1 Une transformation qui transforme un oxydant en un Oxydant en …………….. des électrons subit une ………………….. La transformation Cu2+(aq) + 2e-­‐ Cu(s) est une ………………. La transformation : Cu(s) -­‐ Cu2+(aq) + 2e-­‐ est une ……………… 3/ Couples d’oxydo-­‐réduction Ainsi, suivant les conditions expérimentales, il est possible de passer de l'oxydant Cu2+ au réducteur Cu ou de réaliser la transformation inverse : on dit que les 2 espèces Cu2+ et Cu sont conjuguées et forment un couple oxydant / réducteur noté Cu2+ / Cu. Ce couple est défini par la demi-­‐équation électronique suivante : Cu2+ + 2 e -­‐ = Cu Le signe = indique la possibilité de passer d’une forme à l'autre suivant les conditions expérimentales Un oxydant Ox et un réducteur Red sont des espèces chimiques conjuguées si elles sont liées par le schéma suivant, appelé demi-­‐équation électronique : Ox + n e -­‐ = Red On dit qu'elles forment un couple oxydant / réducteur noté Ox / Red. Exemples de couples ox /red 4/ exercice écrire les demi-­‐équations électroniques des couples ox/red donnés ci-­‐contre Al3+/Al : ............................................................................ Fe2+/Fe : ......................................................................... Fe3+/Fe2+ .......................................................................