Experiences de Microchimie (MANUEL DE L`ENSEIGNANT)

Transcription

VITESSES DE REACTION - FACTEURS AFFECTANT LA VITESSE D'UNE
REACTION HETEROGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est également
requise.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Partie 1: L'Effet de l'Etat de Division des Réactifs
Dans la Partie 1, l'étudiant utilisera son jugement personel pour décider sur la grosseur du morceau de carbonate de
calcium à utiliser. Les morceaux ne sont pas de grosseur uniforme. Si un petit morceau est utilisé, la quantité de
poudre de carbonate de calcium doit être réduite. Aussi, plus de poudre sera nécessaire pour une comparaison quand
le morceau utilisé est gros. Les gros morceaux peuvent aussi être brisés avec un objet dur. N'essayez pas de briser les
morceaux dans le comboplate® car ils sont très durs et pourraient le casser.
Quand on ajoute de l'eau et de l'acide chlorhydrique, ceux-ci ne doivent pas être versés directement sur le morceau car
celui-ci commencerait à se casser. La vitesse de réaction observée sera affectée car l'aire du morceau aura changé.
Si le morceau de carbonate de calcium n'a pas complètement réagi après la Partie 1, il peut être retiré du godet l, rincé
avec de l'eau et séché à l'air. Le morceau peut être réutilisé dans d'autres expériences.
Partie 2: L'Effet de la Concentration des Réactifs
Dans la Partie 2, la poudre de carbonate de calcium doit être répandue dans les grands godets pour éviter que de petits
morceaux ne se forment à partir de la poudre.
Les différentes concentrations d'acide chlorhydrique utilisées dans la Partie 2 doivent déjà être dans les micropipettes
avant que chacune d'elles ne soit ajoutée au CaCO3(s). Les micropipettes devraient être alignées dans l'ordre croissant
des concentrations, et puis chaque concentration d'acide sera ajouté rapidement pour qu'une bonne comparaison de la
vitesse puisse être faite d'une concentration d'acide à l'autre.
Partie 3: L'Effet de la Température
Dans la Partie 3, la tige de verre chaude doit être déplacée dans le godet pour assurer un chauffage uniforme de la
solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Le carbonate de calcium peut être nocif s'il est ingéré ou absorbé dans la peau. Laver soigneusement vos mains
avec de l'eau et du savon après avoir manipulé le produit.
L'alcool méthylique est un poison. Ne pas inhaler les vapeurs ou boire le liquide.
Ne jamais permettre aux apprenants de jouer avec les allumettes. Traiter les brûlures avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
Faire attention de ne pas se brûler quand on travaille avec le microbrûleur et la tige chaude. Ne pas permettre la
tige chaude ou la flamme du microbrûleur de toucher le comboplate®, car celà fondrait le plastique. S'assurer que
tous les brûleurs sont éteints quand ils ne sont pas en utilisation.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: [email protected] website: www.microsci.org.za
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Partie 1:
L'Effet de l'Etat de Division des Réactifs
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F1et F2 ?
Godet F1: De petites bulles se forment autour du morceau de carbonate de calcium. Les bulles montent
de manière continue à la surface de l'eau pour une longue période.
Godet F2: Un courant vigoureux de bulles a lieu pour une courte période dans le godet F2 où le carbonate
de calcium est sous forme de poudre fine. Un bruit de pétillement est entendu.
Q2.
R2.
Dans quel godet diriez-vous que la réaction se déroule plus rapidement? Donner une raison à votre réponse.
La réaction est plus rapide dans le godet F2. Les bulles de dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)) sont
produits vigoureusement pour une courte période, tandis que production modérée de bulles dans le godet
F1 continue de manière soutenue. Dans le godet F1, le morceau de carbonate de calcium a une surface de
contact peu importante et il n'offre donc que très peu de molécules de carbonate de calcium pouvant réagir
avec les molécules d'acide chlorhydrique. Dans le godet F2, le carbonate de calcium sous forme de
poudre offre une surface de contact plus importante; il y a donc plus de moléules de carbonate de calcium
capable de réagir avec les molécules d'acide chlorhydrique, ce qui entraîne une production plus rapide de
dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)).
[NB: Dans cette réponse, on se réfère aux molécules de CaCO3. En effet, le CaCO3 solide est fait d'ions
Ca2+ et CO32-. Si vos étudiants sont familiers avec celà, alors il serait mieux de se référer aux ions
carbonate plutôt qu'aux molécules de carbonate de calcium. De la même manière, il est correcte de se
référer aux ions hydrogen, H+(aq) ou H3O+(aq), plutôt qu'aux molécules d'acide chlorhydrique.]
Q3.
R3.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de l'état de division du carbonate de calcium solide sur la vitesse de sa réaction
avec de l'acide chlorhydrique.
L'état de division du carbonate de calcium influence la vitesse de la réaction chimique hétérogène entre le
carbonate de calcium et l'acide chlorhydrique. Plus le carbonate de calcium est divisé, et plus grande est la
surface de contact (molécules exposées du réactif) disponible pour la réaction avec l'acide chlorhydrique et
plus rapide est la réaction.
Partie 2:
L'Effet de la Concentration des Réactifs
Q1.
R1.
Qu'observe-t-on dans les godets F3, F4 et F5 ?
Godet F3: Une très lente réaction a lieu dans le godet F3 quand le HCl 0.1 M est ajouté.
Godet F4: Du dioxyde de carbone est lentement produit en petites quantités dans le godet F4 quand le
HCl 1.0 M est ajouté. Les bulles montent à la surface de l'eau à un rythme soutenu.
Godet F5: Le dioxyde de carbone est produit vigoureusement dans le godet F5 quand le HCl 11 M est
ajouté. Les bulles montent très rapidement à la surface avec un bruit de pétillement.
Q2.
Placer les godets dans une séquence, du godet dans lequel la réaction est plus rapide, à celui dans lequel elle est la
plus lente.
La séquence des godets de la plus rapide à la plus lente réaction est F5, F4, F3.
R2.
Q3.
R3.
Quelle est la raison de la différence entre les vitesses de réaction?
Les godets F3, F4 et F5 contiennent la même quantité de poudre de carbonate de calcium, mais des
concentrations differentes d'acide chlorhydrique. Plus grande est la concentration de l'acide, et plus de
molécules de HCl sont disponibles pour la réaction avec le CaCO3. Le godet F5 contient la plus forte
concentration d'acide chlorhydrique (i.e. 11 M) et le plus grand nombre de molécules de HCl par unité de
volume. La réaction dans le godet F5 est dès lors plus rapide et une production plus rapide de dioxyde de
carbone gazeux est observée. Le godet F4 contient environ un dixième de la concentration initiale d'acide
chlorhydrique (i.e. 1.0 M) et moins de molécules de HCl par unité de volume sont disponibles pour la
réaction avec le CaCO3. La réaction dans le godet F4 est donc en deuxième position de rapidité et comme
résultat, le dioxyde de carbone gazeuxest formé plus rapidement dans le godet F4 que dans le godet F5. Le
godet F3 contient environ un dixième de la concentration initiale d'acide chlorhydrique (i.e. 0.1 M) et le plus
petit nombre de molécules de HCl disponibles pour la réaction par unité de volume. La réaction dans le
godet F3 est dès lors la plus lente et un plus petit volume de CO2(g) est produite par unité de temps.
[NB: dans cette réponse, nous nous référons aux molécules de HCl. De fait, il n' y en aura pas beaucoup en
solution aqueuse puisque le HCl est un acide fort. En solution aqueuse, on devrait avoir seulement des
ions hydrogène (H+(aq) ou H3O+(aq)) et des ions chlorure. Si vos étudiants sont familiers avec celà, il serait
mieux de se référer aux ions hydrogène plutôt qu'aux molécules de HCl. ]
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de la concentration de l'acide chlorhydrique sur sa vitesse de réaction avec le
carbonate de calcium solide.
Plus grande est la concentration d'acide chlorhydrique et plus rapide est la réaction avec le carbonate de
calcium solide. Nous disons que le taux de réaction augmente lorsque la concentration de l'un des réactifs
(l'acide chlorhydrique dans le cas présent) augmente.
Partie 3:
L'Effet de la Température
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets E1et E2?
Godet E1: Des bulles de dioxyde de carbone gazeux montent de manière continue à la surface dans le
godet E1 pour un certain temps.
Godet E2: Des bulles de dioxyde de carbone montent rapidement et vigoureusement avec des
pétillements et ce pendant un petit moment.
Q2.
R2.
Dans lequel de ces godets diriez-vous que la réaction est plus rapide? Donner une raison à votre réponse.
La réaction est plus rapide dans le godet E2, comme démontré par la vigeur et la courte période de
production de dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)).
Q3.
R3.
Quelle est la raison de vos observations dans la question 1 ?
L'eau ajoutée au godet E2 était chauffée par la tige de verre, ce qui a causé une accélération de la réaction
et c'est ainsi que la formation du dioxyde de carbone était vigoureuse et rapide. L'eau ajoutée au godet E1
était à la température ambiante, résultant en une moindre vitesse de réaction avec un dégagement plus
modeste de bulles de dioxyde de carbone.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de la température sur la vitesse de réaction.
Plus grande est la temperature à laquelle la réaction se passe et plus rapide cette réaction va être. Nous
disons que la vitesse de réaction augmente lorsque la température d'une réaction chimique hétérogène
augmente.
VITESSES DE REACTION - L'INFLUENCE DES CATALYSEURS
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. Le mode opératoire exige que du
peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) 10% soit utilisé. Cette solution devrait être fraîche, car les solutions de
peroxyde laissées en stockage sont susceptibles de se décomposer. Une solution fraîche est mieux préparée
à partir d'une solution de H2O2(aq) à 30%, et devrait être gardée dans des bouteilles opaques à des endroits
frais et sombres en vue de minimiser la décomposition.
2. Matériel
3. Astuces
Pendant l'introduction à cette expérience, il peut être utile aux étudiants de leur expliquer comment ils peuvent
identifier la réaction:
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
i.e des bulles d'oxygène sont produits pendant que le peroxyde d'hydrogène se décompose. Le plus rapidement (ou
vigoureusement) les bulles apparraissent, et le plus rapidement le peroxyde d'hydrogène se décompose. Quelquefois,
le peroxyde d'hydrogène réagit avec d'autres substances et des bulles sont également observées. On devrait alors
attirer l'attention des étudiants sur le fait que ces substances ne sont pas des catalyseurs de la décomposition du H2O2,
car après la réaction, de nouvelles substances ont été formées. Quand du MnO2(s) est ajouté au H2O2, des bulles
apparraissent et le MnO2(s) n'est pas consommé dans la réaction. Celà est démontré par la masse noire laissée dans le
godet après la réaction. Si plus de H2O2 est ajouté au MnO2 dans le godet, plus de bulles apparaitront car le MnO2
catalysera la décomposition du peroxyde qu'on aura ajouté.
4. Attention
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif, et c'est un agent décolorant. Si un peu de sa solution est versée sur la peau
ou sur un tissu, l'endroit affecté doit être immédiatement rincé avec de grandes quantités d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant du peroxyde d'hydrogène vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du peroxyde est jeté dans l'oeil, le rincer avec de
l'eau courante.
Partie 1: Trouver un Catalyseur pour la Décomposition du Peroxyde d'Hydrogène
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F1, F2 et F3?
Godet F1: Aucune réaction dans le godet F1.
Godet F2: Aucune réaction immédiate dans le godet F2. (Après un certain temps, des bulles se forment.)
Godet F3: Des bulles qui montent rapidement à la surface de la solution du godet F3 peuvent être
observées et un bruit de pétillement est entendu.
Q2.
R2.
Pouvez-vous toujours voir le NaCl(s) dans le godet F1? Donner une raison à votre observation.
Non. Le NaCl(s) s'est dissout dans le H2O2(aq).
Q3.
R3.
Pouvez-vous toujours voir le Cu(s) dans le godet F2?
Oui, il y a encore du Cu(s) dans le godet F2.
Q4.
R4.
Que se passe-t-il quand on ajoute plus de H2O2(aq) au F2?
Rien ne se passe quand plus de H2O2(aq) est ajouté au cuivre restant dans le godet F2.
Q5.
R5.
Pouvez-vous toujours voir le MnO2(s) dans le godet F3?
Oui, il y a une masse noire de MnO2(s) au fond du godet F3.
Q6.
R6.
Que se passe-t-il quand on ajoute plus de H2O2(aq) au F3?
Aussitôt que le peroxyde d'hydrogène est ajouté au dioxyde de manganèse au fond du godet F3, plus de
bulles apparaissent avec un bruit de pétillement.
Q7.
Dans quel(s) godet(s) la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène est-elle catalysée? Donner une raison
à votre réponse.
La décomposition du peroxyde d'hydrogène est catalysée seulement dans le godet F3. Ceci était d'abord
confirmé par l'apparence de bulles, qui devraiet être du dioxygène gazeux (O2(g)) se formant aussitôt que le
MnO2(s) était ajouté. (Astuce: voir l'équation). Quand plus de peroxyde d'hydrogène est ajouté au MnO2(s)
au fond du godet, il y a encore plus de décomposition, ce qui prouve que le MnO2(s) n'était pas épuisé lors
de la décomposition initiale et était disponible pour décomposer encore plus de H2O2(aq). Le NaCl(s) s'est
dissout lentement dans la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène. Le Cu(s) n'a pas tellement catalysé
la décomposition du H2O2(aq), et quand le cuivre résiduel était testé avec une plus grande quantité de
peroxyde d'hydrogène, aucune décomposition n'a été observée.
R7.
Q8.
R8.
Ecrire une phrase décrivant la substance testée qui catalyse la décomposition du peroxyde d'hydrogène.
La poudre de dioxyde de manganèse (MnO2(s)) est un catalyseur pour la décomposition du peroxyde
d'hydrogène (H2O2(aq)). Le NaCl(s) et le Cu(s) ne le sont pas.
Partie 2:
L'influence de la Quantité de Catalyseur sur la Vitesse de Décomposition du Peroxyde
d'Hydrogène
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F5 et F6?
Godet F5: Un pétillement est entendu et des bulles sont rapidement dégagées de la solution.
Godet F6: Un pétillement violent est entendu et des bulles sont dégagées plus vigoureusement que dans
le godet F5.
Q2.
R2.
Dans quel godet le dégagement de bulles s'arrête-il d'abord ?
Le dégagement de bulles s'arrêtent d'abord dans le godet F6.
Q3.
Dans quel godet la décomposition du peroxyde d'hydrogène est-elle la plus rapide? Donner une raison à votre
réponse.
Le peroxyde d'hydrogène se décompose plus vite dans le godet F6. Le dioxygène gazeux (O2(g)) est
dégagé plus vigoureusement dans ce cas-ci, et le dégagement de bulles cesse rapidement car la
décomposition se passe plus rapidement que dans le godet F5.
R3.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'influence de la quantité de catalyseur sur la vitesse de décomposition du peroxyde
d'hydrogène.
Plus grande est la quantité du catalyseur (MnO2(s)), plus rapide sera la décomposition du peroxyde
d'hydrogène.
VITESSES DE REACTION - L'INFLUENCE DE LA CONCENTRATION
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura aussi besoin d'eau de
robinet.
2. Matériel
La plupart des équipements nécessaires peuvent être trouvés dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de
Microchimie. Un chronomètre ou une montre, du papier blanc et du papier graphique sont nécessaires.
3. Astuces
Partie 1: L'Influence de la Concentration du Thiosulfate de Sodium
Autant la concentration du thiosulfate de sodium décroit, autant le temps nécessaire pour que la solution devienne
laiteuse va augmenter. Ainsi le dernier dosage (i.e. 1 goutte de thiosulfate de sodium:7 gouttes d'eau, suivi par l'ajout de
5 gouttes de HCl(aq) 11M ) prend plus de 4 minutes. Il n'est pas essentiel d'avoir ce point précisément pour tracer le
graphe, si votre classe ne dispose pas de suffisamment de temps.
Une légère odeur de dioxyde de soufre (SO2(g)) est produite pendant l'expérience. Celle-ci provient du dioxyde de
soufre généré pendant la réaction chimique. Celà pourrait être mentioné aux étudiants qui feront l'expérience.
Alternativement, on pourrait leur demander de prendre note si jamais ils sentaient quelque chose durant l'expérience,
puis leur demander s'ils pourraient identifier la cause de l'odeur.
Partie 2: L'Influence de la Concentration de l'Acide Chlorhydrique
Celà est étudié dans la Partie 2, où les vitesses de réaction de l'acide chlorhydrique 5.5 M et l'acide chlorhydrique 11 M
avec la même concentration de thiosulfate de sodium sont comparées.
L'eau utilisée dans l'expérience pourrait être chauffée auparavant et l'expérience répétée, en vue de voir dans quelle
mesure la température influence la vitesse d'une réaction chimique homogène.
Le comboplate® devrait être nettoyé aussitôt que possible après l'expérience, en vue d'éviter que du soufre adhère aux
parois des petits godets. Si celà a quand même lieu, le comboplate® peut être nettoyé avec de l'eau bouillante. Les
résidus résistants pourraient être enlevés à l'aide d'un peu de laine de coton enroulée autour d'un cure-dents ou une
bûchette.
4. Attention
L'acide chlorhydrique 11 M est extrêmement corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
lavé immédiatement avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
possible.
Partie 1:
Q1.
R1.
Préparer un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1.
Godet
Gouttes de
solution de
thiosulfate de
sodium
Temps initial
(min:sec)
Temps final
(min:sec)
Durée de la
réaction
(sec)
A1
1
0: 00
>4: 00
>240
A2
2
0: 00
2: 18
138
7.25
A3
3
0: 00
1: 10
70
14.3
A4
4
0: 00
0: 59
59
16.9
A5
5
0: 00
0: 40
40
25.0
A6
6
0: 00
0: 36
36
27.8
A7
7
0: 00
0: 28
28
35.7
A8
8
0: 00
0: 20
20
50.0
1/Durée de la
réaction
(x 10-3 sec-1)
R2.
Noter le temps initial et le temps final (quand le "X" n'est plus visible dans le godet A8) et noter vos résultats sur
votre tableau des résultats.
Voir Tableau 1.
Q3.
R3.
Compléter votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q4.
R4.
Que s'est-il passé quand l'acide chlorhydrique 11 M a été ajouté à la solution de thiosulfate de sodium?
Quelque temps après avoir ajouté l'acide chlorhydrique 11 M, la solution est devenue laiteuse.
Q5.
R5.
Quel godet a-t-il la plus grande concentration de thiosulfate de sodium?
Le godet A8 a la plus grande concentration de thiosulfate de sodium.
Q6.
R6.
Dans quel godet la réaction a-t-elle commencé pendant le temps le plus court?
Dans le godet A8, le "X" a disparu pendant le temps le plus court.
Q7.
R7.
Dans quel godet la réaction a-t-elle été la plus rapide? Expliquer votre réponse.
La vitesse de réaction a été la plus rapide dans le godet A8, puisque c'est dans ce godet que le temps mis à
produire une quantité spécifique de soufre est le plus court.
Q8.
Dessiner un graphique: Gouttes de solution de thiosulfate de sodium (axe des y) vs Temps de Réaction (axe des x).
GRAPHE 1: GOUTTES DE THIOSULFATE DE SODIUM (Na2S2O3) vs TEMPS DE REACTION
GOUTTES DE Na2S2O3(aq)
Q2.
L'influence de la Concentration de Thiosulfate de Sodium
TEMPS DE REACTION/secondes
La vitesse d’une réaction chimique est dépendante de la température. Ces durées ont été déterminées à 220C.
Q9.
Dessiner un graphe: Gouttes de solution de thiosulfate de sodium (axe des y) vs 1/Temps de Réaction (axe des x).
GOUTTES DE Na2S2O3(aq)
GRAPHE 2: GOUTTES DE THIOSULFATE DE SODIUM (Na2S2O3) vs 1/TEMPS DE REACTION
1/TEMPS DE REACTION (x 10-3 sec-1)
La vitesse d’une réaction chimique est dépendante de la température. Ces durées ont été déterminées à 220C.
Q10. Quelle est la relation entre le nombre de gouttes de solution de thiosulfate de sodium et le temps de réaction?
R10. Quand le nombre de gouttes augmente, le temps de réaction diminue (voir graphe 1). Au fait, le temps de
réaction est inversement proportionnel au nombre de gouttes (voir graphe 2).
Q11. Ecrire une phrase décrivant l'influence de la concentration du thiosulfate de sodium sur la vitesse de réaction avec
l'acide chlorhydrique.
R11. Le vitesse de réaction est donné par 1/temps de réaction; la concentration du thiosulfate de sodium est
proportionnelle au nombre de gouttes utilisées. Dès lors, le vitesse de réaction du thiosulfate de sodium
avec l'acide chlorhydrique est directement proportionnel à la concentration de thiosulfate de sodium dans
le mélange. Quand la concentration de thiosulfate de sodium augmente, la vitesse de réaction augmente et
vice versa.
Partie 2:
L'Influence de la Concentration d'Acide Chlorhydrique
Q1.
R1.
Noter le temps quand le "X" n'est plus visible sous le godet A1.
Le "X" n'est plus visible à 1 min 15 sec (i.e. 75 secondes).
Q2.
R2.
Noter le temps quand le "X" n'est plus visible sous le godet A2.
Le "X" n'est plus visible sous le godet A2 à 55 secondes.
Q3.
Ecrire une phrase décrivant l'influence de la concentration de l'acide chlorhydrique sur la vitesse de réaction avec le
thiosulfate de sodium.
Quand la concentration d'acide chlorhydrique augmente, la vitesse de réaction avec le thiosulfate de
sodium augmente.
R3.
CHANGEMENT D'ENTHALPIE POUR LES REACTIONS ENTRE ACIDES ET UNE BASE FORTE
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est nécessaire
pour rincer la seringue et le thermomètre.
2. Matériel
La plupart des équipement requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
Un thermomètre est nécessaire en vue de mesurer les changements de température.
3. Astuces
En vue d'avoir des mesures de changement de température de manière plus facile et plus précise, il est
préférable d'avoir des thermomètres avec des graduations de 0.1oC d'intervalles. Si celà n'est pas possible,
l'apprenant appréciera lui-même le niveau de mercure dans le thermomètre.
Au moment de mesurer les températures des solutions, attendez quelques secondes avant de noter les valeurs.
Rassurez-vous que le bulbe du thermomètre est bien couvert de solution. Vous pourriez avoir besoin d'incliner un peu le
comboplate® pour y parvenir, si le thermomètre a un long bulbe.
Les solutions dans les godets du comboplate® doivent être agitées soigneusement avec le thermomètre avant que la
température maximale soit enregistrée. Rincer toujours et sécher le thermomètre avant de mesurer la température de la
solution suivante.
Rassurez-vous que la seringue est soigneusement séchée à l'intérieur avant de l'utiliser dans la prise de la solution
suivante, autrement l'eau de la seringue va diluer et/ou contaminer l'acide/base et causer des erreurs dans les résultats.
Les solutions utilisées pour préparer les réponses modèles ont été standardisées avant l'expérience, en vue d'obtenir
les rapports molaires acide:base attendues. Celà permet d'obtenir des calculs plus corrects de changements
d'enthalpie. Souvent, les solutions d'acide et de base livrées par le fournisseur ne sont pas standardisées, ainsi les
solutions dont vous disposez pourraient ne pas être exactement 1.0 M de concentration.
Ce n'est pas absolutement nécessaire de standardiser les solutions pour cette expérience, mais si vous souhaitez
obtenir des résultats qui sont proches, vous aurez à déterminer les concentrations de l'acide et de la base par titrage
avant de permettre à l'apprenant d'effectuer l'expérience. Un lot d'analyse de 10,0 ml d'hydroxyde de sodium devrait
être titré avec un acide bien choisi. Les rapports du volume acide:base est 1.0 i.e vous auriez besoin de 10,0 ml d'acide
chlorhydrique pour neutraliser l'hydroxyde de sodium. Si vous trouvez que le rapport du volume est supérieur à 1.0,
vous aurez à ajuster la concentration de la base en procédant à une dilution. Si le rapport de volume est inférieur à 1.0,
l'acide devra être dilué. Un autre titrage devrait alors avoir lieu pour confirmer que l'acide et la base réagissent selon un
rapport de volume 1:1.
4. Attention
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être lavé immédiatement
avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Les fumées d'acide acétique sont irritants pour les yeux et pour les muqueuses de l'appareil respiratoire supérieur.
Garder les bouteilles fermées quand elles ne sont pas utilisées.
L'hydroxyde de sodium est corrosif. Si une base quelconque est versée sur la peau, traiter comme pour les
brûlures à l'acide tel que décrit ci-haut.
possible.
Le mercure est un métal qui est onéreux, et un poison. Soyez prudent pour ne pas faire tomber les thermomètres!
Le changement d'enthalpie (∆H) d'une réaction entre l'acide chlorhydrique (HCl(aq))
(un acide fort) et l'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) (une base forte)
PARTIE 1:
Q1.
R1.
Quelle est la température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium ?
La température initiale du NaOH(aq) est 22.0 oC.
Q2.
R2.
Quelle est la température initiale de l'acide chlorhydrique?
La température initiale du HCl(aq) est 22.7 oC.
Q3.
R3.
Calculer la moyenne des deux températures initiales. Celà représente la température initiale Ti.
La moyenne de la température initiale, Ti = 22.35 oC.
Q4.
R4
Quelle est la température maximale du mélange ? Celà représente la température finale, Tf .
La température finale, Tf, du mélange est 26.7 C.
Q5.
R5.
Calculer le changement de température ∆T.
∆T = Tf - Ti = 26.7 oC - 22.35 oC = 4.35 oC.
Q6.
R6.
La température finale du mélange réactionnel était-t-elle plus élevée ou moins élevée que la moyenne de la
température initiale des réactifs ?
Tf était plus élevée que la moyenne de la température initiale (Ti).
Q7.
R7.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par le milieu pendant cette réaction ?
De l'énergie a été absorbée par le milieu environnant pendant le déroulement de la réaction.
Q8.
R8.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par les réactifs pendant cette réaction?
De l'énergie a été libérée par les réactifs pendant le déroulement de la réaction.
Q9.
R9.
Ce genre de réaction est-t-elle exothermique ou endothermique?
C'est une réaction exothermique.
Q10. Le pouvoir calorifique, C, du comboplate® et du contenu est approximativement 13,03 J oC -1 . Calculer q, l'énergie
absorbée ou dégagée par le milieu.
R10. q = C x ∆T
C = 13.03 J °C-1
∆T = + 4.35 °C
alors, q
= 13.03 J °C-1 x 4.35 ° C
= 56.7 J
Comme le résultat est une valeur positive, cette énergie est absorbée par le milieu environnant.
Q11. Ecrire une équation-bilan pour la réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium.
R11. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Q12. Calculer le changement d'enthalpie de la réaction en J, et le changement d'enthalpie de la réaction par mole en kJ
mol-1.
A12. q = - ∆H or ∆H = - q
alors, ∆H = – 56.7 J. Ceci est le changement d’enthalpie pour la réaction qui a eu lieu.
L’équation bilan montre que le rapport molaire de HCl:NaOH est 1:1.
Nous avons utilisé 1.0 ml de HCl 1.0 M et de NaOH 1.0 M.
∴le nombre de moles utilisées pour chaque produit = 1.0 mol l-1 x 1.0 x 10-3 l = 1.0 x 10-3mol.
∴∆
∴∆H =
- 56.7 J
1 x 10-3 mol
= - 56 700J mol-1 = - 56.7 kJ mol-1
(Ceci est le changement d’enthalpie par mole ayant réagi.)
PARTIE 2: Le changement d'enthalpie (∆H) d'une réaction entre l'acide acétique (CH3COOH(aq)) ( un
acide faible) et l'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) (une base forte)
Q1.
R1.
Quelle est la température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium?
La température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium est 20.0 oC.
Q2.
R2.
Quelle est la température initiale de l'acide acétique ?
La température initiale de l'acide acétique est 20.1 oC.
Q3.
R3.
Calculer la moyenne des deux températures initiales. Celà représente la température moyenne initiale, Ti .
Ti = 20.05 oC.
Q4.
R4.
Quelle est la température maximale du mélange ? Celà représente la température finale, Tf .
Tf = 24.0 oC.
Q5.
R5.
Calculer le changement de température, ∆T.
∆T = + 3.95 oC.
Q6.
R6.
La température finale du mélange réactionnel était-t-elle plus élevée ou moins élevée que la temperature moyenne
initiale des réactifs?
Tf était plus élevée que Ti.
Q7.
R7.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par le milieu pendant la réaction?
De l'énergie était absorbée par le milieu environnant pendant le deroulement de la réaction.
Q8.
R8.
Est-ce-que de l'énergie était absorbée ou dégagée par les réactifs pendant la réaction ?
De l'énergie était libérée par les réactifs pendant le déroulement de la réaction.
Q9.
R9.
Est-ce que la réaction de l'acide acétique avec l'hydroxyde de sodium est endothermique ou exothermique?
La réaction de l'acide acétic avec l'hydroxyde de sodium est exothermique.
Q10. Ecrire une équation-bilan pour la réaction entre l'acide acétique et l'hydroxyde de sodium.
R10. CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)
Q11. Le pouvoir calorifique, C, du comboplate® et du contenu est approximativement 13,03 J °C -1. Calculer le
changement d'enthalpie de la réaction en J, et le changement d'enthalpie de la réaction par mole en kJ mol-1.
R11. q = - ∆
∆H = C x ∆T
C = 13.03 J °C-1
∆T = +3.95 °C
alors, ∆H = – 13.03 J °C-1 x 3.95 °C
= – 51.5 J.
Ceci est le changement d'enthalpie pour la réaction qui a eu lieu.
Nous avons utilisé 1.0 ml de CH3COOH 1.0 M et de NaOH 1.0 M.
∴ le nombre de moles utilisées pour chaque produit = 1.0 mol l -1 x 1.0 x 10-3 l = 1.0 x 10-3 mol.
∴∆ H =
- 51.5 J
1 x 10-3 mol
= - 51 500 J mol-1 = - 51.5 kJ mol-1
(Ceci est le changement d’enthalpie par mole ayant réagi.)
Q12. Est-ce-que le changement d'enthalpie est le même que celui trouvé dans la Partie 1 ?
R12. Non. Le changement d'enthalpie pour la Partie 1 était plus grande que pour la Partie 2.
Q13. Quelle est l'explication de votre résultat ?
R13. Les acides forts et les bases fortes sont complètement dissociés en solution aqueuse. Ainsi, la réaction
entre les solutions de tels acides et bases est toujours essentiellement,
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
Cependant, pour une solution d'un acide faible, il y a seulement une dissociation partielle. Quand une
réaction avec une base forte a lieu, seule une partie de la réaction est du type representé ci-dessus. Le
reste consiste en des molécules d'acide (non dissociées) reagissant avec les ions hydroxyl, e.g.
CH3COOH(aq) + OH-(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l)
Cette réaction a un ∆H différent. Ainsi le changement d'enthalpie pour la Partie 1 était différent de celui de
la Partie 2.
L'INFLUENCE DU pH SUR L'EQUILIBRE CHROMATE/DICHROMATE
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
3. Astuces
Lorsque vous préparez la solution de dichromate de potassium dans l'étape 1 et 2 du mode opératoire,
rassurez-vous que seule une petite partie du solide est ajoutée à chaque godet. Si une grande quantité est
ajoutée, elle ne sera pas complètement dissoute dans les 5 gouttes d'eau.
Dans l'étape 3, la solution d'hydroxyde de sodium doit être ajoutée goutte à goutte et la solution du godet A2 doit être
agitée après l'ajout de chaque goutte. Quelquefois, il peut se faire que seule la surface de la solution change de couleur,
mais quand la solution est agitée et l'hydroxyde de sodium est soigneusement mélangé à la solution de dichromate de
potassium, toute la solution devient jaune. Cette instruction s'applique aussi lorsque l'on ajoute l'acide chlorhydrique
dans l'étape 5.
Pour chaque goutte d'hydroxyde de sodium ou d'acide chlorhydrique ajouté au godet A2, un nombre égal de gouttes
d'eau doit être ajouté au godet A1 (voir étapes 4 et 6). Celà est fait pour démontrer que le changement de couleur
observé n'est pas dû à la dilution.
4. Attention
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un
acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à
neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un
médecin spécialiste si possible.
L'acide chlorhydrique est très corrosif. Si un acide quelconque est mis en contact avec la peau, rincer
immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent recevoir un
traitement médical.
Les solutions d'hydroxyde de sodium sont également très corrosives. Si une base quelconque est mise en
contact avec la peau, traiter l'endroit affecté comme dans le cas de brûlures par l'acide.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur du dichromate de potassium solide?
Le dichromate de potassium solide est de couleur orange.
Q2.
R2.
Quelle est la couleur des solutions dans les godets A1 et A2 ?
Les solutions des godets A1 et A2 sont toutes les deux de couleur orange.
Q3.
Quel ion en solution est responsable de cette couleur?
(Se référer à l'équation donnée et à l'observation précédente.)
L' ion dichromate (Cr2O72-(aq)) est responsable de la couleur orange.
R3.
Q4.
R4.
Quel est le nombre de gouttes d'hydroxyde de sodium requis pour provoquer le changement de couleur dans la
solution?
Une ou deux gouttes de NaOH(aq) fait que la solution change de couleur.
Q5.
R5.
Décrire le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution dans A2 change de l'orange au jaune.
Q6.
R6.
Quel ion dans la solution est responsable de cette nouvelle couleur? (Se référer à l'équation donnée.)
L'ion chromate (CrO42-(aq)) est responsable de la nouvelle couleur orange.
Q7.
R7.
Combien de gouttes d'acide nitrique (6 M) étaient-elles nécessaires pour faire virer la couleur de la solution?
Une goutte de HNO3(aq) a fait que la solution change de couleur encore une fois.
Q8.
R8.
Décrire le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution dans A2 change du jaune à l'orange.
Q9.
R9.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (Se référer à l'équation donnée.)
L'ion dichromate (Cr2O72-(aq)) est responsable de la nouvelle couleur.
Q10. Proposer une raison pour laquelle l'ajout de l'hydroxyde de sodium à la solution de dichromate de potassium a
provoqué un changement de couleur.
R10. Dû à l'équilibre qui a lieu quand du dichromate de potassium est dissout dans l'eau, il y a des ions
hydrogène (H+(aq)) dans la solution. Ces ions H+(aq) réagissent avec les ions hydroxyle ajoutés (OH-(aq))
pour former de l'eau. Celà fait que la concentration de l'ion hydrogène diminue dans l'équilibre illustré cidessous:
Cr2O72-(aq) + H2O(l)
2CrO42-(aq) + H+(aq)
(orange)
(jaune)
Selon le principe de Le Chatelier, les ions dichromate oranges réagisses avec l'eau pour former les ions
chromate jaunes (CrO42-(aq)) et plus d'ions hydrogène.
Q11. Proposer une raison pour laquelle l'ajout de l'acide nitrique à la solution contenant les ions chromate a provoqué un
changement de couleur.
R11. L'ajout d'acide nitrique a fait que la concentration de l'ion H+(aq) augmente. Les ions CrO42-(aq) formés dans
la réaction précédante (voir la réponse à la question 10) réagissent avec les ions H+(aq) comme suit:
2CrO42-(aq) + 2H+(aq) →
(jaune)
(orange)
Les ions dichromate (Cr2O72-(aq)) formé dans cette réaction sont ainsi responsables de la nouvelle couleur
de la solution.
Q12. Ecrire les couleurs correspondantes aux espèces chimiques dans l'équation:
R12. orange
incolore
jaune
incolore
Q13. La liste suivante de réactifs vous est donnée:
Acide nitrique (HNO3(aq)),
Chlorure de sodium (NaCl(s)),
Hydroxyde de potassium (KOH(s)).
Lequel choisiriez-vous pour ajouter à une solution de dichromate de potassium de couleur orange en vue de la virer
au jaune?
R13. L' hydroxyde de potassium ferait que la solution de dichromate de potassium de couleur orange vire au
jaune.
Q14. Donner la raison pour votre réponse à la question 13.
R14. A partir de l'équation fournie dans la question 12, on peut voir que l'ajout d'acide nitrique au mélange
d'équilibre dichromate/chromate va produire plus d'ions dichromate oranges. Le chlorure de sodium ne
devrait pas avoir d'effet sur l'équilibre car ni le sodium ni les ions chlorure ne sont impliqués dans la
réaction. Cependant, si de l'hydroxyde de potassium était ajouté, les ions hydroxyle se combineraient avec
les ions hydrogène pour former de l'eau. L'équilibre serait perturbé par le décroissement de la
concentration des ions H+(aq), et les ions dichromate réagiraient avec l'eau pour former plus d'ions
hydrogène et chromate. Ainsi la solution virerait au jaune.
Q15. Ecrire une phrase décrivant l'influence du pH sur l'équilibre chromate/dichromate.
R15. Cr2O72-(aq) + H2O(l)
La présence d'ions hydrogène dans l'équation de la réaction implique que le pH va affecter l'équilibre. Si le
pH est augmenté, e.g en ajoutant une base telle que le NaOH(aq), les ions OH-(aq) réagissent avec les ions
H+(aq) figurant dans l'équation réactionnelle ci-dessus. La diminution de la concentration des ions H+(aq)
perturbe l'équilibre et les ions dichromate orange réagissent avec l'eau pour former encore plus d'ions
chromate et des ions hydrogène. La solution devient jaune. De la même manière, si le pH diminue dû à
l'ajout d'un acide tel que le HNO3(aq), alors la concentration des ions H+(aq) devient élevée. L'équilibre est
encore une fois perturbé, et les ions chromate réagissent avec les ions hydrogène pour former des ions
dichromate. La solution devient orange.
EQUILIBRE CHIMIQUE- PRINCIPE DE LE CHATELIER
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On a besoin d'eau de robinet dans
la Partie 1. De la glace ou de l'eau froide sont nécessaires dans la Partie 2.
2. Matériel
3. Astuces
PARTIE 1:
L'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre chimique:
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
Celà peut être un peu déroutant pour les apprenants quand on leur dit que la couleur bleue de la solution de nitrate de
cuivre est dûe aux ions Cu(H2O)42+(aq), et que la couleur verte résultant de l'ajout de HCl est dûe aux ions CuCl42-(aq).
Ils devraient être informés que lorsqu'un sel comme le nitrate de cuivre est dissout dans l'eau, ses ions sont entourés
de molécules d'eau qui sont polaires. Ainsi, chaque ion Cu2+ dans la solution devient lié à quatre molécules d'eau et il
est dit hydraté. Quand l'acide chlorhydrique est ajouté à la solution de nitrate de cuivre, les ions H+ et Cl- sont
introduits. Les quatre molécules d'eau liés aux ions de Cu2+ peuvent être remplacées par quatre ions chlorure pour
former l'ion complexe vert CuCl42-.
Dans la Partie 1, 8 gouttes d'eau doivent être ajoutées au godet A2 après que la solution soit devenue verte suite à
l'ajout de HCl 11M. La couleur devrait de nouveau virer au bleu, mais souvent une goutte supplémentaire d'eau est
nécessaire pour que la couleur puisse changer complètement.
Souvenez-vous que le godet A1 dans la Partie 1 est un standard pour une comparaison de l'effet de dilution. Chaquefois
qu'une goutte de HCl est ajoutée au godet A2, une goutte d'eau doit être ajoutée au godet A1. Egalement, chaque fois
qu'une goutte d'eau est ajoutée au godet A2, on l'ajoute aussi au godet A1.
PARTIE 2:
L'effet de la température sur l'équilibre chimique:
Dans la Partie 2, la tige de verre ne devrait pas être très chaude, autrement la solution du A2 commencera à bouillir. Si
le changement de couleur n'est pas convaincante, la tige peut être essuyée, passée encore à la flamme et réintroduit
dans le godet A2. Si la tige est déplacée dans le godet, la chaleur sera distribuée de façon plus uniforme. De la même
manière, quand la tige froide est placée dans le godet, le changement de couleur peut prendre du temps. La tige devrait
alors être encore refroidie et remise dans le godet pour donner un changement de couleur plus complet. Noter que
l'expérience marche mieux avec la glace qu'avec de l'eau froide puisque cette première refroidit la tige davantage.
4. Attention
L'acide chlorhydrique 11 M est corrosif. Si un acide quelconque est mis en contact avec la peau, rincer
immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent être traitées
dans un centre médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un
acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à
neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un
médecin spécialiste si possible.
L'alcool méthylique est toxique. Ne pas aspirer les vapeurs ou boire le liquide.
Ne permettez jamais aux apprenants de jouer avec les allumettes. Traiter les brûlures avec de l'eau courante
froide ou avec de la glace, et demander de l'assistance médicale en cas de nécessité.
Faites attention pour ne pas vous brûler quand vous travaillez avec le microbrûleur et la tige de verre chaude.
Ne permettez pas à la tige chaude ou à la flamme de toucher le comboplate®, car celà pourrait fondre le
plastique. Rassurez-vous que tous les microbrûleurs sont éteints quand ils ne sont pas en utilisation.
PARTIE 1:
L'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre chimique:
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de la solution dans chaque godet?
La solution est bleue dans chaque godet.
Q2.
R2.
Quel ion dans la solution est responsable de cette couleur? (☺ Référez-vous à l'équation donnée.)
Le Cu(H2O)42+(aq) est responsable de la couleur bleue.
Q3.
R3.
Décrivez le changement de couleur.
La couleur change du bleu au jaune/vert pâle quand l'acide chlorhydrique est ajouté.
Q4.
R4.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (☺ Référer-vous à l'équation donnée.)
Le CuCl42-(aq) est responsable de la couleur jaune/vert pâle.
Q5.
R5.
Noter le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution change de nouveau du jaune/vert pâle au bleu quand de l'eau est ajoutée à A2.
Q6.
Suggérer une raison pour laquelle l'ajout de HCl à la solution contenant du Cu(NO3)2, la fait virer du jaune au vert
pâle.
L'ajout de HCl à la solution a augmenté la concentration en ions chlorure (Cl-). Ainsi la concentration en
ions CuCl42-(aq) augmente, et celle des ions Cu(H2O)42+(aq) diminue. (Les ions CuCl42-(aq) sont
responsables de la couleur jaune/ vert pâle de la solution. Les ions Cu(H2O)42+(aq) sont responsables de la
couleur bleue de la solution.)
R6.
Q7.
R7.
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Ecrire les couleurs des espèces sous l'équation-bilan suivante:
L'eau
(H
O)
est
incolore.
☺
2
+
4Cl-(aq)
CuCl42-(aq)
+
Cu(H2O)42+(aq)
Bleu
Incolore
Jaune/Vert pâle
4H2O(l)
Incolore
Voici une liste de réactifs:
chlorure de sodium (NaCl)
hydroxyde de sodium (NaOH)
acide nitrique (HNO3)
Que faudra-t-il ajouter à la solution bleue de nitrate de cuivre pour qu'elle vire au jaune/vert pâle?
Du chlorure de sodium (NaCl) va faire virer la solution bleue de nitrate de cuivre au jaune/vert pâle.
Justifiez votre réponse à la question 8.
En ajoutant du chlorure de sodium (NaCl) à la solution, on augmente la concentration des ions chlorure
(Cl-) . Par conséquent, la concentration de CuCl42-(aq) est augmenté et la solution vire au jaune/vert pâle.
Q10. Ecrivez une phrase qui décrit l'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre que vous avez étudié.
R10. En ajoutant des ions chlorure (Cl-) ou de l'eau (H2O) à la solution, la concentration du CuCl42-(aq) ou du
Cu(H2O)42+(aq) sont augmentées respectivement. La couleur de la solution reflète celle des espèces qui
sont présentes en plus grande concentration. Ce comportement est caractéristique d'un équilibre
chimique.
PARTIE 2:
L'effet de la température sur l'équilibre chimique:
Q1.
R1.
Décrivez le changement de couleur dans le godet A2. (Si le changement de couleur observé n'est pas convaincant,
nettoyer la tige et recommencer l'étape 1.)
La couleur dans le godet A2 vire du bleu au vert pâle.
Q2.
R2.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (☺ Référez-vous à l'équation chimique).
CuCl42-(aq) est responsable de la couleur vert pâle.
Q3.
R3.
Décrivez le changement de couleur dans le godet A2. (Si le changement de couleur n'est pas convaincant, répéter
l'étape 2.)
La couleur passe du vert pâle au bleu.
Q4.
R4.
Quel ion dans la solution est responsable pour la nouvelle couleur? (☺ Référez-vous à l'équation chimique.)
Cu(H2O)42+(aq) est responsable de la couleur bleue.
Q5.
R5.
Observez-vous le même changement de couleur comme dans le godet A2?
On observe aucun changement de couleur dans le godet A1.
Q6.
Après avoir observé les changements de couleur dans le godet A2, quelle espèce, Cu(H2O)42+(aq) ou CuCl42-(aq),
est privilégiée dans les conditions suivantes:
6.1 Solution chaude?
6.2 Solution froide?
6.1 CuCl42-(aq) est favorisée en solution chaude.
6.2 Cu(H2O)42+(aq) est favorisée en solution froide.
R6.
Q7.
R7.
A l'aide de l'équation-bilan, expliquer les changements de couleur survenus lorsque la température de la solution
dans le godet A2 est:
7.1 augmentée
7.2 réduite
7.1 La concentration des ions CuCl42-(aq) jaune/vert pâle augmente et la concentration des ions
Cu(H2O)42+(aq) bleus diminue, quand la température de la solution augmente.
7.2 La concentration des ions Cu(H2O)42+(aq) bleus augmente et la concentration des ions CuCl42-(aq)
jaune/vert pâle diminue.
Q8.
R8.
Ecrivez une phrase qui décrit l'effet de la température sur l'équilibre chimique que vous avez étudié.
Des températures élevées favorisent une plus grande concentration des ions CuCl42-(aq) à l'équilibre.
Des températures basses favorisent une plus grande concentration des ions Cu(H2O)42+(aq) et des ions
chlorure (Cl-(aq)) à l'équilibre.
Q9.
Un étudiant affirme que la température affecte la couleur de toutes les solutions colorées.
9.1 Pensez-vous que le point de vue de l'étudiant est juste?
9.2 Sinon, comment prouver que la température ne change la couleur de la solution que lorsqu'elle change la
concentration d'une ou de plusieurs espèces colorées dans la solution? Proposez un montage expérimental.
9.1 Non! Le point de vue de l'étudiant n'est pas juste.
9.2 Pour vérifier l'hypothèse de l'étudiant, on peut faire un montage expérimental utilisant une solution
aqueuse de Cu(NO3)2.3H2O. La solution du godet A1, par exemple, a été traitée aussi bien avec une
tige de verre chaude qu'avec une tige froide. On remarquera qu'en aucun cas il y a eu changement de
couleur.
R9.
L' EQUILIBRE CHIMIQUE - L'EFFET DE L'ION COMMUN
1. Produits
2. Matériel
3. Astuces
La solution saturée de chlorure de sodium devrait être testée auparavant avec de l'acide chlorhydrique 11 M.
Si elle a été préparée à une température différente de celle de votre salle de classe, elle pourrait ne pas être
saturée. Elle peut ainsi ne pas donner un précipité quand l'acide chlorhydrique 11 M est ajouté. Si celà a lieu,
ajouter plus de chlorure de sodium solide à la solution et agiter. Chaque étudiant peut aussi préparer sa
propre solution de chlorure de sodium saturée comme suit:
Remplir au tiers environ l'un des grands godets du comboplate® avec du chlorure de sodium solide (NaCl(s)). Remplir
le godet avec de l'eau. A l'aide d'une microspatule en plastique ou une tige de verre, agiter soigneusement la solution.
Permettez au NaCl(s) qui ne serait pas dissout de reposer au fond du godet. A l'aide d'une micropipette propre, aspirer
la solution ci-haut mentionée se trouvant au dessus du sel non dissout, en faisant attention de ne pas perturber le
solide. Le volume de la solution saturée de chlorure de sodium se trouvant dans la micropipette devrait être suffisante
pour compléter l'expérience.
Si la solution devient trouble, elle devra être filtrée. Retirer le piston de la seringue et pousser un petit morceau de laine
de coton dans le bout de la seringue. Introduire toute la solution de la micropipette dans la seringue. Remettre le piston
et placer la seringue au dessus d'un grand godet vide. Pousser le piston légèrement pour forcer la solution à travers le
filtre fait de laine de coton et dans le grand godet. Utiliser une micropipette propre pour retirer du godet la solution filtrée
et continuer l'expérience.
Rappelez-vous qu'un précipité va se former seulement si la concentration de l'ion commun est accrûe. Si la
substance ajoutée à la solution saturée est un solide, la quantité de l' ion commun augmente, mais le volume de la
solution reste le même. La concentration de l'ion commun va ainsi augmenter et un précipité sera observé.
Cependant, si la substance ajoutée est une solution (eg. HCl(aq)), un précipité sera observé seulement si cette solution
est concentrée. Celà parce qu'une solution diluée contient une plus petite quantité d'ions par volume par rapport à une
solution concentrée. Lorsqu'une solution diluée de l'ion commun est ajoutée à une solution saturée, le volume total de la
solution résultante augmente plus que la quantité de l'ion commun en solution. La concentration de l'ion commun
décroit et un précipité n'est pas observé. Celà peut être démontré en permettant aux étudiants de répéter l'expérience
avec de l'acide chlorhydrique 1 M. Le précipité ne va pas se former.
4. Attention
L'acide nitrique et l'acide chlorhydrique sont très corrosifs. Si un acide quelconque est mis en contact avec la
peau, rincer immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent
recevoir un traitement médical.
possible.
Q1.
R1.
Que se passe-t-il quand vous ajoutez de l'acide nitrique à la solution saturée de chlorure de sodium ?
La solution semble ne pas changer quand l'acide nitrique est ajouté à la solution saturée de chlorure de
sodium.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il quand vous ajoutez de l'acide chlorhydrique à la solution saturée de chlorure de sodium?
Quand l'acide chlorhydrique est ajouté à la solution saturée de chlorure de sodium, la solution devient
laiteuse d'abord, puis un précipité blanc se forme.
Q3.
R3.
Est-ce que les solutions ajoutées au godet A1 ont des ions communs ? Si oui, dire desquels il s'agit.
Non, les solutions d'acide nitrique et de chlorure de sodium ne possèdent pas d'ions communs.
Q4.
R4.
Est-ce que les solutions ajoutées au godet A2 ont des ions communs? Si oui, dire desquels il s'agit.
Oui, l'ion chlorure (Cl-(aq)) est commun aux solutions d'acide chlorhydrique et de chlorure de sodium.
Q5.
R5.
Quel est le nom et la formule chimique du solide formé dans le godet A2 ?
Le solide formé dans A2 est le chlorure de sodium (NaCl(s)).
Q6.
Dans la solution saturée de chlorure de sodium, le chlorure de sodium solide est en équilibre avec la solution
aqueuse de chlorure de sodium, comme représenté dans l'équation équilibrée de la réaction,
NaCl(s)
R6.
Na+(aq) + Cl-(aq)
Utiliser cette information pour expliquer ce qui se passe au godet A2.
Quand l'acide chlorhydrique a été ajouté à la solution saturée de chlorure de sodium, la concentration
d'ions chlorure a augmenté. Les ions chlorure extra ont réagi avec les ions sodium pour former du
chlorure de sodium solide qui précipite. Un nouvel équilibre a été établi.
Q7.
R7.
Qu'est-il arrivé aux contenus du godet A2 à l'addition de l'eau ?
Quand l'eau a été ajoutée à A2, le précipité s'est dissout et une solution incolore a été formée encore une
fois.
Q8.
R8.
Expliquer ce qui s'est passé dans le godet A2.
Le précipité de chlorure de sodium se dissout parce que les concentrations des ions ont été diminuées par
Na+(aq) + Cl-(aq) a été perturbé, et NaCl(s) s'est dissout pour
l'addition de l'eau. L'équilibre: NaCl(s)
former des ions Na+(aq) et Cl-(aq). Il se dissout complètement si suffisamment d'eau est ajoutée.
Q9.
R9.
Expliquer ce que signifie "l'effet de l'ion commun".
Quand deux ou plusieurs types d'ions en solution sont en équilibre avec un solide, l'équilibre peut être
perturbé par plusieurs facteurs en accord avec le Principe de Le Chatelier. L'un de ces facteurs implique
les concentrations des ions en solution. Si une autre substance est ajoutée à la solution, elle peut
également former des ions. L'un de ces ions pourrait être le même que celui qui est déjà présent dans la
solution. Cet ion est commun aux deux substances. L'équilibre de la réaction est perturbé par le
changement de la concentration de l'ion commun. Si la concentration de l'ion commun augmente, alors du
solide va précipiter. Ce résultat est décrit comme "l'effet de l'ion commun".
Q10. Un étudiant fait une erreur en faisant cette expérience et utilise de l'acide chlorhydrique 1 M au lieu de l'acide
chlorhydrique 11 M dans l'étape 3.
Prédire ce que l'étudiant va observer.
R10. Il n'y aura pas de précipité si l'étudiant ajoute de l'acide chlorhydrique 1 M à la solution saturée de chlorure
de sodium.
CONCENTRATION ET QUANTITE D'UNE SUBSTANCE EN SOLUTION
1. Produits
2. Matériel
3. Astuces
Le nitrate de cuivre solide absorbe l'eau de l'atmosphère. Comme résultat, il peut se transformer en une
masse solide et dure à l'intérieur du récipient dans lequel il est stocké. Les étudiants ne seront pas capables
de l'utiliser sous cette forme. Il est dès lors recommandé que vous cassiez le solide à l'intérieur de la bouteille
avec un objet tranchant avant d'essayer l'expérience. Un morceau de bois pointu peut bien être utilisé pour
casser le nitrate de cuivre solide en de petits grains, presque de même grosseur.
Quand vous utilisez le bout large d'une microspatule en plastique pour mesurer le nitrate de cuivre, rassurez-vous que
les spatulées bien nivelées du solide sont placées dans les godets appropriés. Celà permettra que de bonnes
comparaisons de couleurs soient faites, et que la couleur de la solution bleue soit uniformément intense dans les
godets contenant la même concentration de solution de nitrate de cuivre.ge de verre chaude doit être déplacée dans le
godet pour assurer un chauffage uniforme de la solution.
4. Attention
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut.
Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave.
En comparant les godets F1 et F2, quel godet a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq)?
STU C
R1.
E
A
Q1.
Quelle est la définition de concentration?
Donnez une raison à votre réponse.
Le godet F2 a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq). La couleur bleue est plus intense dans le godet
F2. Celà parce que le godet F2 contient deux fois plus de Cu(NO3)2.3H2O solide par volume d'eau que le
godet F1.
R2.
En comparant les godets F1 et F3, quel godet a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq)?
Les deux godets F1 et F3 contiennent la même concentration d'ions Cu2+(aq). La couleur bleue est
uniformément intense dans les deux godets. Celà parce que le rapport de la quantité de Cu(NO3)2.3H2O
ajoutée, au volume d'eau ajoutée, est le même dans les deux cas.
Q3.
En comparant les godets F1 et F2, quel godet a la plus grande quantité d'ions Cu2+(aq)?
R3.
STU C
Quelle est la définition de quantité?
E
A
Q2.
Le godet F2 contient la plus grande quantité d'ions Cu2+(aq). Une quantité double de Cu(NO3)2.3H2O solide
a été introduite dans le godet F2, comparé au godet F1. Ainsi, le double du nombre d'ions Cu2+(aq) se
trouve dans la solution du godet F2, comparé au godet F1.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase qui décrit ce que signifie la concentration et la quantité d'une substance en solution.
La concentration d'une substance en solution se réfère à la quantité de substance par volume d'eau. Dans
ce cas, la concentration est le rapport de la quantité (nombre de spatules) de Cu(NO3)2.3H2O ajoutée, au
volume (millilitres) d'eau ajouté. La quantité se réfère à la substance en solution. Cette quantité n'est pas
affectée par le volume d'eau. Dans cette expérience, la quantité de nitrate de cuivre solide se réfère au
nombre de spatules de Cu(NO3)2.3H2O se trouvant dans la solution.
TITRAGE ACIDE/BASE - DETERMINATION DE LA CONCENTRATION D'UN ACIDE
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est nécessaire,
mais la seringue doit être rincée avec de l'eau de robinet pendant le calibrage.
2. Matériel
3. Astuces
L'acide chlorhydrique (HCl(aq)) choisi pour le besoin de fournir des réponses modèles est approximativement
0.1 M, mais n'importe quelle concentration de cet acide pourrait être utilisée. Il faut noter cependant que les
meilleurs résultats seront obtenus si la concentration de HCl(aq) n'excède pas 0.1 M. Si de plus grandes
concentrations sont utilisées, le nombre de gouttes d'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) 0.1 M requis pour
neutraliser l'acide sera trop grand pour être contenu dans les petits godets du comboplate®.
Les graduations marquées sur le côté de la seringue ne sont pas standard. Celà signifie que l'étudiant peut utiliser des
nombres différents de gouttes par unités de volume avec des seringues différentes, même quand le même acide ou la
même base sont utilisés pour le calibrage. Comme résultat, la précision des résultats obtenus pourrait être inférieure à
celle qui serait souhaitable. Cependant, les étudiants doivent être encouragés pour compléter l'expérience car les
calculs finaux devraient fournir des réponses adéquates.
L'étape 4 dans le calibrage suggère que le nombre de gouttes de HCl(aq) soit compté à partir du point zéro, jusqu'à ce
que le volume de l'acide atteigne une autre graduation, quelques unités au dessus du point zéro. Vous allez remarquer
que les réponses modèles donnent le nombre de gouttes obtenus pour 0.5 ml de HCl(aq) et NaOH(aq). Vous pourriez
utilliser 0.2 ou 0.3 ml, surtout si vous voulez économiser les produits.
4. Attention
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement
lavé avec une bonne quantité d'eau.
possible.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive. Si une base quelconque est versée sur la peau, l'endroit affecté
doit être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Comme dans le cas des acides, les micropipettes
contenant une base devraient ne pas être tenues dirigées vers le haut.
Q1.
R1.
TABLEAU 1
Solution
utilisée
Volume de la seringue
à partir du "point z éro"/
ml
N ombre de gouttes
de solution nécessaires
pour établir le volume
N ombre moyen de
gouttes de solution
pour établir le volume
H Cl
0.5
0.5
0.5
32
33
35
33 gouttes
N aOH
0.5
0.5
0.5
30
30
28
29 gouttes
Q2.
R2.
Noter les résultats dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q3.
R3.
Voir Tableau 1.
Q4.
R4.
Voir Tableau 1.
Compléter le mode opératoire pour la conversion qui suit.
CONVERSION:
I)
Acide chlorhydrique:
33 (moyenne) gouttes de HCl occupent 0.5 ml.
Ainsi 1 goutte de HCl occupe 0.015 ml.
II)
Hydroxyde de sodium:
29 (moyenne) gouttes de NaOH occupent 0.5 ml.
Ainsi 1 goutte de NaOH occupe 0.017 ml.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur de cette solution ?
La couleur de cette solution du godet A1 est orange.
Q6.
R6.
Quelle est la couleur de cette solution ?
La couleur de cette solution du godet A2 est rouge.
Q7.
R7.
TABLEAU 2
Acide
ustilisé
Nombre de gouttes de
H Cl
Nombre de gouttes de
NaOH
5
5
5
5
5
5
H Cl
Nombre moyen de
gouttes de NaOH
5
Q8.
R8.
Quel est le nombre de gouttes de NaOH qui étaient nécessaires ? Noter le résultat dans votre tableau.
Voir Tableau 2.
Q9.
R9.
Noter le résultat dans votre tableau.
Voir Tableau 2.
Q10. Quel est le volume moyen de solution d'hydroxyde de sodium 0.10 M qui était nécessaire pour titrer l'acide
chlorhydrique?
R10. Nous avons calculé qu'une goutte (en moyenne) de solution d'hydroxyde de sodium occupe 0.017 ml (voir
calibrage). Mais nous avons utilisé un nombre moyen de 5 gouttes pour le titrage.
∴ Volume moyen de NaOH =
0.017 ml
1 goutte
x 5 gouttes de NaOH
= 0.085 ml = 0.085 x 10-3l
= 8.5 x 10 -5 l
Q11. Quelle quantité d’hydroxyde de sodium celà représente-t-il?
R11. Nous savons que la concentration de l’hydroxyde de sodium est de 0.10 M ou 0.10 moles de NaOH par
litre de solution. Etant donné que seulement 8.5 x 10-5 l d’hydroxyde de sodium a été utilisé, alors:
Conc. de NaOH =
quantité de NaOH
volume de la solution
quantité de NaOH = conc. de NaOH x volume de la solution
=
=
0.10 moles l -1x 8.5 x 10-5 l
8.5 x 10-6 moles
Q12. Quelle quantité de HCl a réagi avec l'hydroxyde de sodium?
R12. L'équation chimique qui illustre cette réaction est:
1 HCl (aq) + 1 NaOH (aq) → 1 NaCl (aq) + 1 H2O (l)
L'on peut voir que le rapport stoechiométrique est 1 HCl : 1 NaOH pour ce cas. Donc, au point de virage de
ce titrage (quand la couleur des solutions dans les godets A2, A3 et A4 vient juste de changer du rouge à
l'orange), pour chaque mole d'hydroxyde de sodium qui a réagi, une mole d'acide chlorhydrique aura réagi
avec celui-ci.
Pour cette raison, 8.5 x 10-6 moles de HCl ont réagi avec 8.5 x 10-6 moles d'hydroxyde de sodium.
Q13. Quel volume de solution de HCl contient cette quantité de HCl ?
R13. Nous avons calculé qu'une goutte (en moyenne) d'acide chlorhydrique occupe 0.015 ml (voir calibrage).
Mais l'on a utilisé un nombre moyen de 5 gouttes dans ce titrage.
0.015 ml
∴Volume moyen de HCl = 1 goutte
x 5 gouttes de HCl
= 0.075 ml = 0.075 x 10-3 l
Q14. Quelle est la concentration de l’acide chlorhydrique?
R14. Nous savons que 8.5 x 10-6 moles de HCl sont contenus dans un volume de 7.5 x 10-5 l. Ainsi, la
concentration inconnue d’acide chlorhydrique est:
Conc. de HCl =
8.5 x 10 -6 moles de HCl
7.5 x 10 -5 litres de la solution
= 0.11 moles l-1
Q15. Si les 5 gouttes d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) étaient remplacées par 5 gouttes d'acide sulfurique (H2SO4(aq)) de
même concentration, combien de gouttes de solution d'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) 0.10 M seraient-elles
nécessaires pour arriver au point de virage dans ce titrage ? Expliquer votre réponse.
R15. 10 gouttes de NaOH(aq) 0.10 M seront nécessaires. Celà parce que l'acide sulfurique (H2SO4(aq)) est un
acide diprotique, alors que l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) est un acide monoprotique.
Ainsi, pour chaque molécule d'acide sulfurique, deux ions hydrogène seront produits, tandis qu'un ion
hydrogène sera produit pour chaque molécule d'acide chlorhydrique. Même si la concentration des deux
acides serait la même, une quantité double de solution d'hydroxyde de sodium sera nécessaire pour
atteindre le point de virage. L'équation qui illustre cette réaction est:
1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) →
1 Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)
CHIMIE ORGANIQUE - ESTERS
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie. Les plus
anciennes versions du kit contiennent une fiole à échantillons en verre approprié pour l'estérification, tandis que les
nouvelles éditions du kit renferment une fiole à échantillons spéciale faite de plastique, qui est résistant aux
solvents organiques. N'utilisez pas la fiole du microbrûleur ou une autre fiole en plastique, car celles-ci
seraient détruites par les liquides organiques!
3. Astuces
Quand vous chauffez la tige de verre, bougez à quelques reprises une extrémité de celle-ci à travers la
flamme du microbrûleur. Plonger l'extrémité chaude de la tige dans la fiole à échantillons. Si l'odeur de fruits
caractérisant les esters est faible ou n'est pas évidente, vous pouvez répéter le processus de chauffage.
S'assurer que la fiole à échantillons est soigneusement nettoyée avant de commencer l'étape 6 de l'expérience.
4. Attention
L'acide sulfurique 18 M est extrêmement corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
L'acide éthanoïque a une forte odeur de vinaigre qui est nuisible quand elle est inhalée. L'acide cause également
l'irritation de la peau et des yeux. Il est inflammable et doit être gardé bien fermé et loin de sources de flammes.
possible.
L'éthanol est très inflammable. Il doit être gardé loin de l'acide sulfurique et ne doit jamais être rapproché d'une
flamme, d'une source de chaleur ou d'une étincelle. La bouteille contenant de l'éthanol doit être gardée fermée,
car l'inhalation de grandes concentrations du produit cause des maux de tête et des vertiges. Gardez-la dans un
endroit frais, loin de toute source d'allumage.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante froide
ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool à brûler utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas en inhaler les vapeurs ou en boire.
Q1.
R1.
Décrire l'odeur du contenu de la fiole à échantillons.
Le contenu a une odeur de fruits qui est agréable.
Q2.
R2.
Décrire l'odeur du contenu de la fiole à échantillons.
Le contenu a une odeur aigre et acide (comme le vinaigre).
Q3.
R3.
Quel est le nom de l'ester qui peut se former quand l'acide éthanoïque réagit avec l'éthanol ?
L'éthanoate d'éthyl (ou acétate d'éthyle) se forme quand l'acide éthanoïque réagit avec l'éthanol.
Q4.
Quel est le nom donné au type de réaction par laquelle les esters se forment à partir d'un acide carboxylique et d'un
alcool ?
Les esters se forment lors d'une réaction d'estérification.
R4.
Q5.
R5.
Y-a-t-il eu, à chaque fois, une telle réaction dans la fiole à échantillons?
Un acide carboxylique et un alcool ont été tous les deux ajoutés à la fiole à échantillons à chaque fois.
Cependant, un ester s'est formé seulement dans la fiole à échantillons où l'acide sulfurique a été ajouté.
Q6.
R6.
Que pouvez-vous conclure à propos du rôle que joue l'acide sulfurique concentré dans la réaction d'estérification ?
L'acide sulfurique concentré catalyse la réaction.
CHIMIE ORGANIQUE - HYDROCARBURES SATURES ET INSATURES
1. Produits
2. Matériel
3. Astuces
La décoloration de la solution de dibrome (Br2(aq)) et d' hex-1-ène a lieu aussitôt que le mélange dibrome/
hex-1-ène est agité. Vous devriez aussi constater que si on laisse reposer le mélange dibrome/cyclohexane
dans le godet A1, la couleur brune de la couche de dibrome commence à disparaître. Cette réaction est très
lente et des fumées de bromure d'hydrogène (HBr(g)) commencent à apparaître. i.e:
C6H12(l) + Br2(aq)
→
C6H11Br(l) + HBr(g)
Ceci n'est pas la réaction des hydrocarbures insaturés et ne doit pas être confondu avec la décoloration rapide du
dibrome quand celui-ci est mélangé avec un hydrocarbure insaturé.
4. Attention
Le dibrome a une pression de vapeur élevée i.e. la vapeur au dessus de la solution va expandre avec l'augmentation
de la température. Ainsi, il doit être gardé dans un endroit frais et sombre, et dans une bouteille bien fermée.
Les halogènes sont corrosifs. Eviter de verser la solution de dibrome sur des habits ou sur la peau. Laver
soigneusement les mains si une solution de dibrome entre en contact avec la peau.
Les réactifs organiques, cyclohexane et hex-1-ène, ainsi que la solution de dibrome produisent des fumées
toxiques. Evitez d'inhaler ces fumées et rassurez-vous que l'expérience est faite dans une salle bien ventilée.
Q1.
R1.
Qu'est-ce qui se passe dans chaque godet immédiatement après avoir ajouté le dibrome?
Godet A1: Cyclohexane/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Godet A3: Hex-1-ène/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Q2.
R2.
Qu'est-ce qui se passe dans chaque godet après avoir mélangé les contenus ?
Godet A1: Cyclohexane/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Godet A3: Hex-1-ène/dibrome: La phase aqueuse devient incolore.
Q3.
R3.
Expliquer ce qui s'est passé quand le cyclohexane a été mis en contact avec la solution aqueuse de dibrome.
Le cyclohexane ne réagit pas avec la solution aqueuse de dibrome, et c'est ainsi que le brun, couleur du
dibrome de la phase aqueuse, n'a pas changé.
Q4.
R4.
Est-ce que le cyclohexane est un hydrocarbure saturé ou insaturé? Justifier votre réponse.
Le cyclohexane est un hydrocarbure saturé. Les molécules de cyclohexane ne possèdent pas de liaison
multiple.
Q5.
R5.
Pourquoi était-il nécessaire d'agiter le contenu de chaque godet ?
Le dibrome est resté dans la phase aqueuse. Quand le contenu des godets a été agité, les molécules de
dibrome ont pu entrer en contact avec les molécules organiques et une réaction a pu avoir lieu.
Q6.
R6.
Expliquer ce qui s'est passé quand l'hex-1-ène a été mis en contact avec la solution aqueuse de dibrome.
L'hex-1-ène réagit avec la solution aqueuse de dibrome. Au fur et à mesure que le dibrome est consommé
dans la réaction, la couleur brune de la phase aqueuse disparait.
Q7.
R7.
Est-ce que l'hex-1-ène est un hydrocarbure saturé ou insaturé ? Justifier votre réponse.
L'hex-1-ène est un hydrocarbure insaturé. Les molécules d'hex-1-ène ont des doubles liaisons.
Q8.
Quel type de réaction a lieu entre l'hex-1-ène et la solution aqueuse de dibrome ? Ecrire une équation pour illustrer
celà.
Une réaction d'addition a lieu entre l'hex-1-ène et le dibrome i.e:
R8.
H H H H H H
H H H H H H
H C C C C C C H
H H H H
Q9.
R9.
+
Br Br
H C C C C C C H
H H H H Br Br
Comment pouvez-vous vérifier si un hydrocarbure est saturé ou insaturé ?
Il est possible de vérifier si un hydrocarbure est saturé ou pas à l'aide d'une solution aqueuse de dibrome.
Si la solution aqueuse de dibrome est décolorée, c'est que l'hydrocarbure est insaturé. Si par contre la
solution aqueuse de dibrome n'est pas décolorée, alors l'hydrocarbure est saturé.
LA CELLULE ZINC/ CUIVRE
1. Produits
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.Une pile de 9V,
un voltmètre et des fils de connection pour le voltmètre sont nécessaires.
3. Astuces
La seringue doit être soigneusement lavée avant qu'une nouvelle solution soit prise, autrement les solutions
de nitrate de cuivre et de nitrate de zinc seront contaminées.
La pile de 9V est une source de différence de potentiel dans le circuit électrique. On doit expliquer à l'étudiant que la pile
ne va pas faire allumer la DEL d'elle même. Si les fils conducteurs ne sont pas mis dans une solution électrolytique, la
DEL ne va pas s'allumer. Il peut être important de le mentioner pour éviter la mauvaise conception selon laquelle ce
serait la pile qui fait briller la DEL, qu'il y ait une solution conductrice ou pas.
Ca peut être une bonne idée également, d'essayer de connecter les fils rouge et noir de l'indicateur aux bornes de la
pile, par exemple en utilisant des fiche-crocodiles ou de la plasticine. Si la DEL ne s'allume pas au début, vérifiez si les
connections à la pile et les électrodes sont en bonne position.
Si l'électrode de zinc utilisée dans le godet F2 est une bobine de fer galvanisée, elle devra être jetée après l'expérience
car le zinc est oxydé en ions Zn2+(aq). La bobine de fer galvanisée tourne normalement au noir après que la couche de
zinc ait été oxydé. Ceci est parce que le fer qui est maintenant exposé, est oxydé en oxyde de fer noir. Si l'électrode de
zinc est une bobine de zinc pure, elle peut être réutilisée.
L'électrode de cuivre va apparaître pâle après que la cellule ait été connectée pour environ 10 minutes, comme résultat
du dépôt de cuivre sur la surface de l'électrode. La bobine peut être nettoyée avec du papier de verre et être réutilisée.
Les bobines de cuivre et de zinc doivent être retirées du comboplate® aussitôt que possible après l'expérience pour
éviter une contamination.
4. Attention
Rassurez-vous que tous les élèves se lavent soigneusement les mains après l'expérience, car les solutions de
nitrate de cuivre, nitrate de zinc et nitrate de potassium peuvent être irritantes pour la peau.
Q1.
R1.
Est-ce que l'indicateur de courant s'allume?
Non, l'indicateur de courant ne s'allume pas.
Q2.
R2.
Y a-t-il un courant qui circule?
Non, il n'y a pas de courant qui circule.
Q3.
R3.
Est-ce que l'indicateur de courant s'allume cette fois-ci?
Oui, l'indicateur de courant s'allume quand F1 et F2 sont interconnectés par le morceau de laine de coton.
Q4.
R4.
Y a-t-il un courant qui circule?
Oui, du courant circule.
Q5.
R5.
Quel est le role du pont salin?
Le pont salin fournit une connexion électrique entre deux solutions i.e Cu(NO3)2(aq) et Zn(NO3)2(aq).
Q6.
R6.
Y a-t-il une différence de potentiel?
Oui, l'aiguille du voltmètre bouge, montrant qu'il y a une différence de potentiel à travers la cellule.
Q7.
R7.
Semble-t-elle aussi brillante que quand vous l'aviez mise dans la solution de nitrate de cuivre?
Non, la bobine de fil de cuivre est d'apparence pâle là où elle a été immergée dans la solution.
Q8.
Selon vos observations sur l'électrode de cuivre, qu'est-ce qui est entrain de se passer?
Suggérer une équation chimique pour ce processus.
Est-ce une réaction de réduction ou une réaction d'oxydation ? Donnez une raison pour votre réponse.
Les ions (Cu2+(aq)) de la solution sont réduits en atomes de cuivre (Cu(s)) à la surface de l'électrode de
cuivre, faisant ainsi que l'électrode de cuivre devienne d'apparence pâle.
L'équation chimique pour ce processus est Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s).
Celà représente un processus de réduction car les ions de cuivre (Cu2+(aq)) reçoivent des électrons à la
surface de l'électrode de cuivre.
R8.
Q9.
R9.
Qu'est-ce qui est entrain de se passer à l'électrode de zinc?
Ecrire une équation pour illustrer celà.
Est-ce une réaction de réduction ou une réaction d'oxydation ? Donnez une raison à votre réponse.
L'électrode de zinc est oxydé. (Une électrode de fer galvanisée devient progressivement noir au fur et à
mesure que la couche de zinc métallique est oxydée et que le fer est exposé.)
L'équation illustrant celà est Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2eCeci est un processus d'oxydation car les atomes de zinc (Zn(s)) à la surface de l'électrode de zinc libère
des électrons dans le fil conducteur.
Q10. Quel est le sens du flux d'électrons le long du fil de connexion?
R10. Le flux d'électrons à travers le fil de connexion est de l'électrode de zinc (anode) à l'électrode de cuivre
(cathode).
Q11. Ecrire l'équation-bilan de la réaction.
R11. Cu2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn2+(aq)
or Cu(NO3)2(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn(NO3)2(aq)

Experiences de Microchimie (MANUEL DE L`ENSEIGNANT)

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