Métal : Ions métalliques : Électroneutralité : Exercice :

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1 TP - COURS 1STD2A THÈME MONDE DE LA MATIERE / MONDE OBJET CH III RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRE UN MÉTAL ET UN ION RÉACTIONS D OXYDORÉDUCTION I RAPPELS a) Métaux Métal : Corps, bon conducteur de la chaleur et de l'électricité, constitué d atomes Un métal est donc représenté par le symbole des atomes qui le constituent : - le métal cuivre est représenté par le symbole de l'atome de cuivre ; - le métal fer est représenté par le symbole de l'atome de fer Ions métalliques : - les atomes d'un métal ont tendance à des électrons pour former des : - les atomes de cuivre Cu ont tendance à perdre 2 électrons pour former des ions cuivre (II) ; - les atomes de fer Fe ont tendance à perdre 2 électrons pour former des ions fer (II) TP M 01 C PAGE 1 / 5 b) Propriétés des solutions ioniques Électroneutralité : Une solution contenant des ions est toujours électriquement : elle contient donc de charges (+) que de charges (- ) Ainsi, une solution de sulfate de sodium, contenant des ions sodium et des ions sulfate a pour formule : une seule charge deux charges CATIONS H + : ion hydrogène (proton) H 3 O + : ion hydronium NH 4 + : ion ammonium Li + : ion lithium Na + : ion sodium K + : ion potassium Ag + : ion argent Mg 2+ : ion magnésium Ca 2+ : ion calcium Ba 2+ : ion baryum Fe 2+ : ion fer II Ni 2+ : ion nickel Cu 2+ : ion cuivre II Zn 2+ : ion zinc Sn 2+ : ion étain Pb 2+ : ion plomb ANIONS OH! : ion hydroxyde : Cl! : ion chlorure NO 3! : ion nitrate MnO 4! : permanganate O 2- : ion oxyde S 2- : ion sulfure SO 3 2! : Ion sulfite SO 4 2! : ion sulfate CO 3 2! : ion carbonate Cr 2 O 7 2! : ion dichromate trois charges quatre charges Exercice : Déterminer la formule d'une solution de - sulfate de cuivre : - chlorure de fer (II) : - nitrate de plomb : - sulfate de fer (III) : II Al 3+ : ion aluminium Fe 3 : ion fer III Au 3+ : ion or Pt 4+ ion platine IV TESTS DE RECONNAISSANCE DE QUELQUES CATIONS MÉTALLIQUE - Dans un tube à essais, verser quelques ml de solution renfermant le cation à identifier - Si la solution est colorée, noter la couleur de la solution qui renferme ce cation et la noter - Verser quelques gouttes de la solution renfermant l anion réactif correspondant - Écrire l équation bilan de la réaction (compléter le tableau suivant) PO 4 3! : ion phosphate N 3! : ion nitrure C 4- ion carbure

2 Nom Formule Couleur solution Ion Réactif (nom de la solution qui le renferme) Résultat du test Équation chimique du test Ion argent Ion cuivre (II) Ion fer (II) Ion fer (III) Ion zinc Ion plomb III (chlorure de sodium) (iodure de potassium) ACTION DES IONS CUIVRE CU 2+ SUR LE FER MÉTALLIQUE Fe Expérience 1 : - Verser environ 2 ml de solution de sulfate de cuivre dans un tube à essais - Introduire ensuite une pointe de spatule de fer en poudre - Agiter légèrement pour bien mélanger la poudre de fer dans la solution - Observer Compléter et légender le schéma précipité blanc (chlorure d argent) précipité bleu (hydroxyde de cuivre) précipité vert (hydroxyde de fer (II)) précipité rouille (hydroxyde de fer (III)) précipité blanc (hydroxyde de zinc) Précipité jaune vif (iodure de plomb) Observations - Interprétations 1/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) a réagi et s est transformée? 2/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) s est formée 3/ La solution est filtrée et récupérée dans un deuxième tube à essais 4/ Proposer et réaliser une expérience permettant de mettre en évidence une espèce chimique présente dans cette solution et qui s est formée pendant la réaction chimique entre les ions cuivre et les atomes de fer 5/ Quelle espèce chimique est mise en évidence? 6/ Écrire l équation bilan permettant de modéliser l action des ions cuivre sur les atomes du fer métallique 7/ Traduire la transformation subie parles ions cuivre à 8/ Traduire la transformation subie par le fer métallique à

3 Conclusion : Compte tenu de ces deux demi- équations expliquer en quoi consiste la transformation qui a eut lieu entre les ions cuivre et les ions Fer Définitions : Oxydation Une transformation chimique traduisant une perte d électrons Réduction Une transformation chimique traduisant un gain d électron Oxydant Espèce chimique qui capture un ou plusieurs électrons au cours d une transformation chimique Réducteur Espèce chimique qui cède un ou plusieurs électrons au cours d une transformation chimique Réaction d oxydo- réduction réaction au cours de laquelle on peut mettre en évidence un d entre un qui fournit des et un qui les Compléter : L ion Cuivre (II) Cu 2+ est un car il des à l atome de qui lui des jouant ainsi le rôle de Le fer métallique Fe est un car il à l ion qui lui des jouant ainsi le rôle d un Compléter Dans une équation d oxydo- réduction les échangés n apparaissent pas Donner un nom à ces deux tranformations Nombre d électrons échangés La solution demeurant électriquement neutre ; le nombre d électrons par les espèces oxydantes est égale au nombre d électrons par les espèces réductrices IV ACTION DES IONS CUIVRE Ag + SUR LE CUIVRE MÉTALLIQUE CU( EXPÉRIENCE CE L ARBRE DE DIANE) Expérience 2 : - Verser environ 2 ml de solution de nitrate d argent dans un tube à essais - Introduire ensuite un morceau de cuivre métallique - Agiter légèrement pour bien mélanger la poudre de fer dans la solution - Observer Compléter et légender le schéma Observations Ò- Interprétations 1/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) a réagi et s est transformée? 2/ Quelle(s) espèce(s) chimique(s) s est formée 3/ La solution est filtrée et récupérée dans un deuxième tube à essais Quel test permettrait d identifier une espèce chimique formée au cours de la réaction entre les ions argent et le cuivre métallique Cu 2+ (aq) + Fe(s) è Cu(s) + Fe 2+ (aq) 4/ Quelle espèce chimique est mise en évidence? 5/ Écrire l équation bilan permettant de modéliser l action des ions cuivre sur les atomes du fer métallique 6/ Traduire la transformation subie par les ions argent à 7/ Traduire la transformation subie par le cuivre métallique à

4 8/ Compléter : L ion Argent Ag + est un car il des à l atome de qui lui des jouant ainsi le rôle de Le cuivre métallique Cu est un car il à l ion qui lui des jouant ainsi le rôle d un 19/Question Lorsqu un atome de cuivre se transforme en un ion cuivre, combien d ions argent se sont transformés en atomes? et combien d électrons ont été échangés V BILAN DES EXPÉRIENCES 1 ET 2 1/ Rôles joués par l élément cuivre Dans ces deux expériences l élément cuivre intervient comme réactif sous deux formes - l ion cuivre Cu 2+ dans l expérience 1 qui joue le rôle d un - Le cuivre métallique Cu dans l epérience 2 qui joue ke rôle d un 9/ Compléter Expérience 1 Expérience 2 Ag + (aq) + Cu(s) è Cu 2+ (aq) + Ag)s) Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) Cu (s) - Cu 2+ (aq) + 2e - 2/ Transformations subies Dans l expérience 1, l ion cuivre joue le rôle d un et se transforme en atome de cuivre qui a joué le rôle d un dans l expérience 2 dans l expérience 1 l oxydant s est transformé en qui peut jouer le rôle de réducteur dans l expérience 2 Une transformation qui transforme un oxydant en un réducteur en des électrons subit une Dans l expérience 2 l oxydant s est transformé en qui peut jouer le rôle de réducteur dans l expérience 1 Une transformation qui transforme un oxydant en un Oxydant en des électrons subit une La transformation Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s) est une La transformation : Cu (s) - Cu 2+ (aq) + 2e - est une 3/ Couples d oxydo- réduction Ainsi, suivant les conditions expérimentales, il est possible de passer de l'oxydant Cu2+ au réducteur Cu ou de réaliser la transformation inverse : on dit que les 2 espèces Cu2+ et Cu sont conjuguées et forment un couple oxydant / réducteur noté Cu 2+ / Cu Ce couple est défini par la demi- équation électronique suivante : Cu e - = Cu Le signe = indique la possibilité de passer d une forme à l'autre suivant les conditions expérimentales Un oxydant Ox et un réducteur Red sont des espèces chimiques conjuguées si elles sont liées par le schéma suivant, appelé demi- équation électronique : Ox + n e - = Red On dit qu'elles forment un couple oxydant / réducteur noté Ox / Red Exemples de couples ox /red 4/ exercice écrire les demi- équations électroniques des couples ox/red donnés ci- contre Al 3+ /Al : Fe2+/Fe : Fe3+/Fe2+

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