Chap 3 : Les ions. B. Les ions hydrogène et hydroxyde : notion de ph

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1 I. Test de reconnaissance de quelques ions A. Reconnaissance d ions métalliques Certains ions ont une couleur qui permet de les identifier aisément. C est le cas par exemple des ions permanganate (vus précédemment). D autres ions (les ions sodium Na + et chlorure Cl - contenus dans une solution d eau salée par exemple) n ont pas de couleur caractéristique. Il est donc nécessaire de recourir à des tests de reconnaissance pour les identifier. Les ions chlorure Cl - forment avec le nitrate d argent un précipité blanc qui noircit à la lumière. Les ions cuivre Cu 2+ forment avec la soude (ions hydroxyde HO - ) un précipité bleu d hydroxyde de cuivre Cu(OH) 2(s). Les ions fer(ii) Fe 2+ forment avec la soude un précipité vert d hydroxyde de fer(ii) Fe(OH) 2(s). Les ions fer(iii) Fe 3+ forment avec la soude un précipité rouge d hydroxyde de fer(iii) Fe(OH) 3(s). Notez qu un précipité est le produit de la réaction entre un ion positif et un ion négatif de telle sorte que ce précipité soit neutre. B. Les ions hydrogène et hydroxyde : notion de ph Les ions hydrogène H + et hydroxyde HO - sont présents dans toutes les solutions aqueuses. Le caractère acide d une solution est du aux ions H +. Le caractère basique d une solution est du aux ions HO -. La proportion de ces 2 ions l un par rapport à l autre est traduite par une grandeur physique : le ph. Les valeurs de ph d une solution sont comprises entre 0 et 14. On mesure un ph avec un papier ph ou un phmètre. On dit qu une solution est acide si son ph est inférieur à 7. Dans ce cas elle contient plus d ions H + que d ions HO -. On dit qu une solution est basique si son ph est supérieur à 7. Dans ce cas elle contient plus d ions HO - que d ions H +. Une solution est dite neutre si elle contient ces 2 ions dans des proportions identiques. Son ph est alors égal à 7. Lorsqu on dilue une solution acide, son ph augmente.

2 Lorsqu on dilue une solution basique, son ph diminue. II. La réaction entre l acide chlorhydrique et le fer Une solution d acide chlorhydrique contient des ions chlorure Cl - et des ions hydrogène H +. La formule de cette solution est donc la suivante : (H +,Cl - ). Le bilan de la transformation chimique de l acide chlorhydrique avec le fer est le suivant : Ion hydrogène + fer dihydrogène + ion fer(ii) Les ions chlorure présents en solution n interviennent pas dans la réaction :on les appelle ions spectateurs. Le dihydrogène H 2 est caractérisé par le jappement qu il produit à l approche d une flamme.

3 Comment identifier un ion en solution? Vous disposez de solutions d ions cuivre(ii) Cu 2+, chlorure Cl -, fer(ii) Fe 2+ et fer(iii) Fe 3+. Prenez 1 tube à essai et ajoutez 1mL de solution d ions Cu 2+. Répétez l opération pour chacune des solutions. Ajoutez quelques gouttes d une solution de soude dans chaque tube à essai. Notez vos observations dans le tableau ci-après. Si, pour un tube vous n observez aucun changement, préparez à nouveau un tube à essai de la solution concernée dans laquelle vous ajouterez quelques gouttes d une solution de nitrate d argent. Notez vos observations dans le tableau. Solution d ions Cu 2+ Solution d ions Cl - Solution d ions Fe 2+ Solution d ions Fe 3+ Ajout d une solution de soude ajout d une solution de nitrate d argent L étiquette d un récipient contenant une solution a été perdue. Le laborantin se rappelle uniquement qu elle contenait un des ions suivant : Cu 2+, Fe 2+, Fe 3+ ou Cl -. Trouvez un protocole expérimental qui permettrait de savoir quel type d ions contient la solution. Réalisez l expérience et notez vos observations sous la forme d un schéma légendé. Quel type d ion la solution contient-elle?

4 Comment mesurer le ph d une solution? Mode opératoire pour la mesure de ph : Dans une soucoupe, posez un bout de papier ph d environ 1cm de long. Déposez une goutte de la solution à tester sur la bandelette de papier ph. Comparez la couleur de votre bandelette avec le nuancier de la boîte et déduisez-en la valeur du ph. Vous disposez de 3 solutions : du vinaigre blanc (acide), du Destop (basique) et de l eau de Volvic (neutre). Testez les tour à tour et placer sur l échelle de ph ci-après les valeurs que vous trouverez. Quelle est la zone de ph des solutions acides? des solutions basiques? Représentez-la sur l échelle de ph. ph 0 14 Diluez à présent chacune de vos solutions. Pour cela, pour chaque solution remplissez les 2/3 d un tube à essai d eau puis ajoutez 0,5mL de solution. Agitez le tube à essai. Attention : Lors de la dilution d un acide ou d une base il est impératif d ajoutez l acide ou la base dans l eau et non l inverse, afin d éviter toute projection. Mesurez la valeur du ph de chacune des solutions diluées et notez la sur l échelle de ph. Quelle conclusion pouvez-vous en tirer quant à l influence de la dilution sur le ph?

5 Quels sont les réactifs et les produits de la réaction entre l acide chlorhydrique et le fer? Une réaction chimique se caractérise par la disparition de réactifs et l apparition de produits. Quels ions contient l acide chlorhydrique? Prenez 1 tube à essai dans lequel vous verserez 1 ml d acide chlorhydrique. Effectuer un test de ph. ph= conclusion : Dans ce même tube à essai versez quelques gouttes de nitrates d argent. Faites un schéma de vos observations. Quel ion présent dans l acide chlorhydrique avez-vous mis en évidence? Quelle est la proportion de chacun des 2 ions identifiés dans la solution d acide chlorhydrique? Quels sont les produits de la réaction entre l acide chlorhydrique et le fer? Complétez le schéma suivant grâce aux observations faites. Quels sont les produits de la réaction? soude Ecrivez le bilan de la réaction en toutes lettres : + +.