-Montrer que pour que tous les réactifs d'une transformation chimique totale soient consommés, il faut se trouver dans des proportions bien définies .

-Définir les termes : réaction chimique , réactifs , produits .

-Utilisation de la verrerie : bécher , burette, pipette graduée , filtre , entonnoir ....

-Mettre en commun les résultats .

2 béchers de 150 mL , 1 entonnoir avec support et papier filtre , 1 pipette graduée de 10 mL , tubes à essais , burettes (2 pour la classe).

2L solution de sulfate de cuivre à 0,1 mol/L , 1 L de solution de soude à 2 mol.L^-1 .

*Deux burettes graduées sont disposées au fond de la classe . Remplir chaque burette avec de la solution de soude NaOH à 2 mol/L (la concentration en ions HO^- est également égale à 2 mol/L dans cette solution) .

*Huit groupes d'élèves recueillent chacun dans un premier bécher un volume différent V de cette solution . Les valeurs de V sont regroupées dans le tableau suivant :

*A l'aide d'une éprouvette graduée , chaque groupe prélève un volume de 50 mL d'une solution aqueuse de sulfate de cuivre II dont la concentration volumique molaire en ions Cu²⁺ est 0,1 mol.L^-1 .

*Chaque groupe verse la solution de sulfate de cuivre qu'il a prélevé dans le bécher contenant la solution d'hydroxyde de sodium . On agite avec un agitateur en verre et on laisse reposer ..

*Avec un feutre numéroter chaque bécher in indiquant le numéro du groupe . Déposer les béchers sur le bureau dans l'ordre croissant des numéros de groupe .

Q1)Quelles sont les couleurs des solutions avant le mélange ?

Une réaction chimique modélise la transformation chimique .

Ici , il s'agit d'une réaction entre les ions Cu²⁺ de la solution de sulfate de cuivre II CuSO₄ et les ions hydroxyde HO^- de la solution de soude NaOH :

Cu²⁺ + 2HO^- -------> [Cu(OH)₂ ]_solide .

Q3)Quels sont les coefficients stoechiométriques de la réaction ?

Les solutions contiennent aussi des ions sulfate SO₄^2- et des ions sodium Na⁺ , mais ces ions ne réagissent pas (on dit qu'ils sont inertes ou spectateurs) et on ne les représente pas dans l'équation de la réaction .

Les réactifs :Ce sont les ions Cu²⁺ et HO^- .

Les produits :ici , un seul produit : le précipité d'hydroxyde de cuivre II [Cu(OH)₂]_solide

Etat initial : il est défini par les quantités des espèces avant la réaction .

Etat final : il est défini par les quantités des espèces après la réaction lorsqu'il n'y a plus d'évolution de la transformation chimique .

Q4)Calculer les quantités de matière des réactifs en complétant sur votre copie un tableau analogue au tableau ci-dessous (détaillez le calcul):

*filtrer le contenu de chaque bécher à l'aide d'un entonnoir et du papier filtre et introduire quelque millilitres (sur un à 2 cm) de chaque filtrat dans 2 tubes à essais.

*Dans l'un des deux tubes verser avec une pipette plastifiée quelques gouttes de la solution aqueuse d'hydroxyde de sodium :

- si on obtient pas de précipité c'est que le filtrat ne contient plus d'ions Cu²⁺

- Dans le cas contraire le filtrat contient des ions Cu²⁺

*Dans l'autre tube, verser quelques gouttes de la solution de sulfate de cuivre avec une pipette plastifiée .

- si on obtient pas de précipité c'est que le filtrat ne contient plus d'ions d'ion HO^-

- Dans le cas contraire le filtrat contient des ions HO^-

*Mettre les tubes à essais sur le bureau dans les portoirs prévus à cet effet en respectant le numéro de groupe , à gauche les tubes à essais dans lesquels on a ajouté de la solution d'hydroxyde de sodium, à droite ceux dans lesquels on a ajouté de la solution de sulfate de cuivre .

Q5)Faites sur votre copie les schémas des deux séries de tubes à essai et faites part de vos observations .

Quand tous les réactifs ont été consommés , autrement dit , lorsqu'il n'en reste aucun , on dit que l'on est dans les proportions stoechiométriques .

STOECHIOMETRIE : CORRECTION

1)La solution de sulfate de cuivre CuSO₄ (Cu²⁺ , SO₄^2- ) est bleue : c'est la couleur des ions Cu²⁺ hydratés .

La solution de soude (ou solution d'hydroxyde de sodium) NaOH (Na⁺, HO^-) est incolore .

2)Lorsqu'on mélange les solutions , un précipité se forme : c'est un précipité d'hydroxyde de cuivre II Cu(OH)_2,solide . Ce précipité est bleu . Il apparaît que la quantité de précipité augmente pour les béchers 1 à 4 . Pour les autres béchers la quantité de précipité est semble t-il à peu près la même .

3)Les coefficients stoechiométriques de la réaction sont :

* "1" pour les ions Cu²⁺ (on n'écrit pas le "1" dans l'équation)

* "2" pour les ions hydroxyde HO^-

* "1" pour l'hydroxyde de cuivre II Cu(OH)₂ .

L'écriture de la réaction signifie : 1 mole d'ions Cu²⁺ réagit avec 2 moles d'ions HO^- pour donner 1 mole de Cu(OH)_2,solide

groupe 1 par exemple : n(HO^-)_initial =2*2.10^-3=4.10^-3 mol , n(Cu²⁺)_initial = 0,1*50.10^-3= 5.10^-3 mol .

Dans le tableau les valeurs sont en mmol (1 mmol=10^-3 mol)

5)

Test avec HO^- Test avec Cu²⁺

7)Dans le groupe 4 , les deux réactifs ont été entièrement consommés .

Dans ce cas , nous avons mélangé 5.10^-3 mol de Cu²⁺ avec 10.10^-3 mol d'HO^- , c'est à dire 2 fois plus d'ions HO^- que d'ions Cu²⁺ .

Dans ce cas particulier , il apparait que le rapport des quantités des espèces réagissantes est égal au rapport des coefficients (ou nombres) stoechiométriques des mêmes espèces réagissantes .