Chimie TP 4 :Quelques réactions chimiques

Références :

-chapitre 17 pages 262 à 277

-A retenir : essentiel page 271

-chrono :page 272

-Exercice résolu : page 274

I/Combustion du carbone dans le dioxygène :

a)Expérience : Port des lunettes obligatoire

* Porter un morceau de fusain (carbone C )à incandescence grâce à un bec bunsen (image ci-dessous)

*L’introduire dans un flacon de dioxygène O₂(image suivante)

*lorsque la combustion est terminée, ajouter de l’eau de chaux au fond du flacon . Reboucher et agiter.

Q1)Que se passe t-il lorsqu’on introduit le fusain incandescent dans le flacon contenant du dioxygène ?

Q2)Qu’observe t-on dans le flacon après la réalisation du test à l’eau de chaux ?

b)La transformation chimique :

Nous avons réalisé une transformation chimique :

* le carbone C et le dioxyène sont les réactifs

*Le dioxyde de carbone CO₂ est le produit . Celui-ci est mis en évidence par l’eau de chaux qui se trouble en présence de dioxyde de carbone.

c)La réaction chimique

Elle modélise la transformation chimique

C + O₂ ----> CO₂

_traduction à l’échelle microscopique : un atome de carbone réagit avec une molécule de dioxygène O₂ pour donner une molécule de dioxyde de carbone CO₂ .

*à gauche , nous avons les réactifs

* à droite , nous avons les produits

Q3)Combien y a t-il d’atomes de carbone parmi les réactifs ?parmi les produits ?

Q4)Combien y a t-il d’atomes d’oxygène parmi les réactifs ? parmi les produits ?

Nous retiendrons : Dans une transformation chimique , les éléments se conservent

d)Formules développées

Nous allons écrire la réaction en utilisant les formules développées :

Q5)Donnez les structures électronique du carbone et de l’oxygène (utiliser la classification périodique)

e)Modèle de Lewis

Le modèle de Lewis d’un élément chimique consiste à représenter l’élément en faisant apparaître sa dernière couche électronique . Les électrons sont représentés par des points ;

Exemple : le carbone

Q6)Représenter le modèle de Lewis de l’oxygène

On généralise le modèle de Lewis aux molécules

 Exemple : le dioxygène O₂ : 

Dans la seconde représentation , chaque trait correspond à un doublet .

Tout se passe pour les atomes d’oxygène comme s’ils se prêtaient des électrons : chaque atome d’oxygène « prête » deux électrons à l’autre . Chaque atome d’oxygène satisfait ainsi à la règle de l’octet ce qui est un signe de stabilité (la molécule O₂ est stable alors qu’un atome d’oxygène seul ne l’est pas).

Q7)Représenter le modèle de Lewis de CO₂ .

Q8)Dans ces molécules quel est le nombre de liaisons engagées par le carbone, l’oxygène ? (voir TP2  chimie)

II/Etude de quelques réactions de précipitation.

Dans différents tubes à essai on verse environ 2 mL ( » 2 cm dans le tube) d’une solution ionique aqueuse puis on ajoute quelques gouttes d’une solution de soude aussi appelée solution d’hydroxyde de sodium NaOH.

Q9)Recopiez sur votre copie et complétez le tableau suivant :

N°	Solution ionique dans le tube à essai	Formule chimique	Forme ionique	Formule ionique de la soude	Observations après ajout de la soude	Formule brute du produit obtenu
1	Sulfate de cuivre
2	Sulfate de fer (II)
3	Chlorure de fer (III)
4	Sulfate de Zinc

Dans les 4 réactions chimiques observées, les ions sodium Na⁺ de la soude sont dits «spectateurs», c’est à dire qu’ils ne participent pas à la réaction. Il en est de même des ions sulfate SO₄^2- et des ions chlorure Cl^- .

Dans une réaction de précipitation, le produit obtenu est toujours issu de la réaction entre un cation et un anion.

Q10)En déduire, les quatre équations des transformations chimiques étudiées. On ajustera celle-ci en  respectant la conservation des éléments ainsi que la charge électrique.

Préciser dans chaque cas , quels sont les réactifs et quels sont les produits.

Q11)Quels sont les noms des précipités que l’on a obtenu ?

III/Réaction avec le métal cuivre

a)Expérience :

- Introduire un morceau de copeau de cuivre Cu dans un tube à essai

- Verser environ 1 mL d’une solution de nitrate d’argentAgNO₃ ( Ag⁺,NO₃^-)

-NE PAS AGITER , laisser reposer une à deux minutes.

Q12)Faire un schéma légendé de l’expérience.

  Q13)Sachant que les ions nitrates NO₃^- sont spectateurs, quels sont les réactifs ?

b)Résultat de l’expérience :

agiter le tube à essai, laisser décanter la solution et observer la couleur de la solution.

Q14)Quelle est la couleur de la solution obtenue ?

La couleur de la solution obtenue est due à la présence d’ions Cu²⁺ en milieu aqueux.

Q15)Ecrire l’équation de la réaction

IV/Effet thermique d’une réaction chimique :

L’expérience est réalisée par le professeur : elle consiste à mélanger de l’acide chlorhydrique et de la soude et on mesure la température .

Q16)Faire le schéma de l’expérience.

Q17)Que peut-on dire de la température ?Comment peut-on interpréter son évolution ?

I/Exercices :

Lire l’activité expérimentale 2 page 265

Page 272 : n°^s : 5 , 6 , 8 ,9 et 15

Travailler l’exercice résolu page 274

TP4 Chimie 2de - Correction

1)Lorsqu’on introduit le fusain au préalable rougi avec la flamme du bec bunsen , l’incandescence du morceau de fusain s’intensifie .

2)L’eau de chaux se trouble : nous mettons ainsi en évidence la formation de CO₂ (dioxyde de carbone) lorsque le fusain (carbone) réagit avec le dioxygène.

3)Il y a un atome de carbone parmi les réactifs et également un parmi les produits.

4)Il y a deux atome d’oxygène parmi les réactifs et également deux parmi les produits (la molécule de dioxygène O₂ contient deux atomes d’oxygène, et la molécule de dioxyde de carbone contient également deux atomes d’oxygène).

Remarque : on dit que l’équation de la transformation chimique est équilibrée (autant d’éléments de chaque espèce d’un coté que de l’autre)

5)Structures électroniques :

Carbone C : (K)²(L)⁴ [deuxième période , colonne IV]

Oxygène O : (K)²(L)⁶ [deuxième période , colonne VI ]

6)Modèle de Lewis de l’oxygène :

7)Modèle de Lewis de CO_2 :

8)Le carbone engage 4 liaisons dans la molécule de CO₂ , ce qui lui permet d’acquérir une structure de gaz rare (8 électrons sur la dernière couche en considérant que les atomes engagés dans les liaisons se « prêtent » mutuellement des électrons.

Chaque atome d’oxygène engage 2 liaisons , que ce soit dans O₂ ou dans CO₂ .Chaque atome d’oxygène acquiert ainsi une structure électronique de gaz rare.

O₂ et CO₂ sont des molécules stables .

9)

N°	Solution ionique dans le tube à essai	Formule chimique	Forme ionique	Formule ionique de la soude	Observations après ajout de la soude	Formule brute du produit obtenu
1	Sulfate de cuivre	CuSO4	Cu^2+/SO4^2-	Na^+/HO^-	Précipité bleu-vert	Cu(OH)2
2	Sulfate de fer (II)	FeSO4	Fe^2+/SO4^2-		Précipité verdâtre	Fe(OH)2
3	Chlorure de fer (III)	FeCl3	Fe^3+/3Cl^-		Précipité brun	Fe(OH)3
4	Sulfate de Zinc	ZnSO4	Zn^2+/SO4^2-		Précipité blanc	Zn(OH)2

10)Les espèces inertes ne sont pas représentées dans les équations .

Cu²⁺ + 2HO^- à Cu(OH)₂ : Cu²⁺ et HO^- sont les réactifs , Cu(OH)₂ le produit

Fe²⁺ + 2HO^- à Fe(OH)₂ : Fe²⁺ et HO^- sont les réactifs , Fe(OH)₂ le produit

Fe³⁺ + 3HO^- à Fe(OH)₃ : Fe³⁺ et HO^- sont les réactifs , Fe(OH)₃ le produit

Zn²⁺ + 2HO^- à Zn(OH)₂ : Zn²⁺ et HO^- sont les réactifs , Zn(OH)₂ le produit

Toutes ces équations satisfont à :

-la conservation des éléments

-la conservation de la charge électrique

11) Noms des précipités :

Cu(OH)₂ : hydroxyde de cuivre II

Fe(OH)₂ : hydroxyde de fer II

Fe(OH)₃ :hydroxyde de fer III

Zn(OH)₂ : hydroxyde de zinc

12)

Le cuivre noircit puis se recouvre de petits cristaux brillants d’argent .

13) Les réactifs sont le cuivre et les ions Ag⁺ .

14) La solution devient bleue.

15)Equation de la réaction :

Cu + 2Ag⁺ à Cu²⁺ + 2Ag

16)

La température de la solution augmente lorsqu’on mélange l’acide chlorhydrique et la soude . La réaction entre l’acide chlorhydrique et la soude produit de la chaleur : on dit que la réaction est exothermique .

Ecriture de la réaction : H₃O⁺ + HO^- à 2H₂O