M3.3c : Equation-bilan de la réaction

Consignes de travail

Avant le cours – préparation :
Compléter la fiche de travail à l’aide de la partie Cours et vocabulaire.
Faire les exercices Application – vérification des connaissances, et compléter la fiche de travail.
Étudier les Activités complémentaires (vidéos, liens, autres fiches,…).
Identifier les questions à poser lors du cours.

Pendant le cours – compréhension :
Poser les questions identifiées lors de la préparation du cours.
Faire les activités restantes proposées.

Après le cours – apprentissage :
Apprendre par cœur le Cours et vocabulaire.
Terminer toutes les activités et exercices d’application.

Livre

chapitre 10

Cours et vocabulaire

La réaction qui modélise la transformation a pour équation-bilan : 2 H⁺ + Fe → H₂ + Fe²⁺
On dit que les espèces chimiques qui ne participent pas à la transformation sont « spectatrices ».
D’autres métaux, comme le zinc par exemple, peuvent aussi réagir avec des acides.
L’équation de réaction est alors : 2 H⁺ + Zn → H₂ + Zn²⁺.
Dans de nombreux cas, les solutions acides dégradent les métaux.

Vocabulaire :
équation-bilan, ion spectateur

Activités

activités pour comprendre (en classe)

Activité 3 p.154 L’acide et le fer font-ils bon ménage ?

1. D’après toi, un acide peut-il dégrader un métal comme du fer ?
> Choisir une formulation cohérente montrant qu’il faut mener des travaux pratiques (expériences) pour répondre correctement à la question posée.
2. Protocole :
a. Écris les consignes qu’il faut appliquer pour déterminer si l’acide chlorhydrique réagit avec le fer.
> ▪ Muni de gants, mesurer le pH de la solution d’acide chlorhydrique concentré avec un pH-mètre ou du papier pH.
▪ Toujours muni de gants, introduire une pointe de spatule de poudre de fer dans un tube à essais, puis ajouter de la solution acide jusqu’à un ⅓ de la hauteur du tube. Utiliser un bouchon pour boucher le tube, puis garder le tube à la main, en maintenant le bouchon en place avec le pouce.
▪ Observer le mélange de poudre et de solution à l’intérieur du tube, pour voir si des phénomènes notables s’y déroulent.
b. Si une transformation chimique a lieu, quels produits peut-on espérer trouver, étant donné les réactifs présents ?
> Les espèces chimiques qui réagiraient seraient l’acide chlorhydrique en solution constituée des ions H⁺ et Cl⁻ et le fer Fe. Les atomes de fer pourraient donner des ions ferreux ou ferriques et les ions hydrogène pourraient donner des atomes d’hydrogène.
c. Sélectionne les tests pertinents à mettre en œuvre pour identifier les produits.
> ▪ Pour détecter d’éventuels ions ferriques ou ferreux, il faudra faire le test à la soude sur la solution finalement obtenue.
▪ Si des atomes d’hydrogène sont formés, ils pourront s’associer pour donner du gaz dihydrogène que l’on testera avec une flamme en ayant enlevé les gants.
▪ Si les ions hydrogène sont consommés on devrait pouvoir constater que le pH s’approche de 7.
▪ Si le fer est consommé, on devrait pouvoir observer la diminution de la quantité de fer présente.
3. Observations :
b. Dans un tableau, rassemble les expériences et les tests menés ainsi que leurs résultats

	Espèce chimique 1	Espèce chimique 2	Observation
Expérience principale	Solution d’acide chlorhydrique	Fer	Formation de bulles de gaz
Test complémentaire	Test à la flamme	Test à la flamme	Légère détonation
Test complémentaire	Solution obtenue à la fin	Soude	Précipité vert

4. Quels faits observables valident l’hypothèse d’une transformation chimique ? Explique ta réponse.
> La disparition de deux des espèces chimiques introduites et l’apparition de deux nouvelles espèces chimiques valident le fait que l’acide chlorhydrique réagit avec le fer.
5. Si le tuyau est en fer, résistera-t-il à la présence de l’acide chlorhydrique ? Ton hypothèse était-elle correcte ?
> Le fer qui a réagi, n’est plus sous forme métallique, mais ionique. Dans le cas du tuyau, on aura donc une perte de matière et le tuyau finira par se percer.
6. Écris l’équation de réaction qui modélise la transformation du fer sous l’action de l’acide chlorhydrique, d’abord sans les ions spectateurs, puis avec.
> équation-bilan : Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂.
Avec les ions spectateurs : Fe + 2 H⁺ + 2 Cl⁻ → Fe²⁺ + 2 Cl⁻ + H₂ permet de mieux montrer le caractère spectateur du Cl⁻ ainsi que l’équilibre des charges.

Exercice corrigé 12 p.159 et similaire 13 p.159

12 p.159 Le mot hydrogène est composé des racines grecques hydro qui signifie « eau » et gène qui signifie « engendrer ». Ce nom signifie donc « qui engendre l’eau ». L’hydrogène fut nommé ainsi par Antoine de Lavoisier (1743-1794). Lavoisier pratiqua la combustion, dans le dioxygène, du gaz formé par réaction d’un acide avec du fer. La combustion de ce gaz entraina la formation d’eau. C’est pourquoi il lui donna le nom d’hydrogène.
Méthode :

• Plusieurs transformations de métal sous l’action d’un acide fonctionnent selon le schéma suivant : des ions hydrogène H⁺ prennent des électrons à un atome de métal, ce qui donne des ions du métal et des atomes H qui s’associent par paires et forment des molécules H₂.
• Pour un exemple particulier, l’énoncé contient les formules des espèces chimiques les moins courantes. Celles que l’on rencontre souvent sont évoquées à travers leurs propriétés les plus connues.
• Une réaction de combustion fait intervenir du dioxygène O₂ de façon générale.
• Pour écrire une équation, il faut que le même nombre de chaque noyau d’atome figure dans les réactifs et dans les produits. Les électrons sont également conservés.

a. Rappelle l’équation de réaction d’un acide avec le fer.
> Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂
b. Quel est le nom moderne du gaz formé par cette réaction ?
> Le gaz formé est du dihydrogène.
c. Comment peut-on l’identifier ?
> On peut l’identifier avec une flamme qui produit une détonation caractéristique.
d. Dans la réaction de combustion, donne alors les noms des deux réactifs avec leur formule chimique.
> Les réactifs sont le dioxygène O₂ et le dihydrogène H₂
e. Dans la réaction de combustion, donne le produit avec sa formule chimique.
> Le produit formé est l’eau H₂O.
f. Propose une équation de réaction de cette combustion.
> L’équation de la réaction de combustion est O₂ + 2 H₂ → 2 H₂O

13 p.159 : L’acidité des sodas amène les fabricants de boissons à protéger les canettes en aluminium avec un fin film plastique qui en tapisse l’intérieur. Sans cela, la canette finirait par se percer, et avant que cela n’arrive, la boisson se chargerait en ions aluminium Al³⁺. De plus, un gaz inflammable s’accumulerait dans la canette, la rendant dangereuse.
a. Quel est le gaz formé par la réaction de l’acide des boissons avec l’aluminium ?
> Cette réaction produit du dihydrogène (H₂).
b. Quel test permet de l’identifier et que produit-il ?
> Pour le mettre en évidence, on peut faire un test à la flamme. Si une détonation se produit, le test est positif, mettant en évidence la présence de dihydrogène.
c. Fais la liste des réactifs et des produits de la transformation chimique évoquée dans l’énoncé.
> Réactifs : aluminium et ions hydrogène.
Produits : ions aluminium et dihydrogène.
d. Précise la formule chimique de chaque réactif et de chaque produit.
> Réactifs : Al et H⁺
Produits : Al³⁺ et H₂
e. Écris l’équation de la réaction qui modélise cette transformation chimique, sans te soucier d’ajuster les coefficients devant les formules.
> Al + H⁺ → Al³⁺ + H₂
f. Ajuste ces coefficients afin que l’équation traduise la conservation des éléments et des charges.
> 2 Al + 6 H⁺ → 2 Al³⁺ + 3 H₂

Applications

vérification des connaissances

exercices 4,5,17 p.158>

compréhension des connaissances

problème p.162 et parcours de compétences p.163

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Suivi du travail des élèves