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1 Document du professeur 1/5 Niveau 3 ème Physique Chimie Programme A - La chimie, science de la transformation de la matière Connaissances Capacités Exemples d'activités Comment reconnaître la présence de certains ions en solution? Les formules des ions Na +, Cl -, Cu 2+, Fe 2+ et Fe 3+. Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl -, Cu 2+, Fe 2+ et Fe 3+. Recherche expérimentale de la nature des ions Cl -, Cu 2+, Fe 2+ et Fe 3+ présents dans une solution aqueuse. Pré requis de l élève o L élève sait ce qu est un ion positif et un ion négatif ; o L élève connaît la notion de précipité (test du dioxyde de carbone vu en 5 ème et en 4 ème ). Mots clefs o Ion o Ion chlorure o Ion cuivre (II) o Ion fer (II) o Ion fer (III) o Nitrate d argent o Précipité o Solution aqueuse o Soude o Test d identification Prévoir Matériel Poste élève Référence o Deux flacons compte-gouttes o Des tubes à essais o Une blouse (femme) (homme) o Des lunettes de sécurité Consommables Poste élève Référence o Eau distillée o Soude (hydroxyde de sodium) o Nitrate d argent o Chlorure de sodium* o Chlorure de cuivre (II) o Chlorure de zinc o Chlorure de fer (II) o Chlorure de fer (III) * Il est possible de remplacer le chlorure de sodium par du sel de cuisine PIERRON 2008 Tests de reconnaissance des ions (page 1)

2 Document du professeur 2/5 Remarques, astuces o Il est nécessaire de faire remarquer à l élève le caractère dangereux de certaines solutions signalé par un pictogramme de sécurité (thème de convergence : SECURITE) : Solutions corrosives : nitrate d argent ; chlorure de fer (II) ; chlorure de zinc ; soude ; Solution nocive : chlorure de fer (III) ; Solution toxique : chlorure de cuivre (II). o Il faut habituer l élève à utiliser très peu de réactif car, d une part, certains réactifs coûtent cher, en particulier nitrate d argent et d autre part, certains précipités tels ceux d hydroxyde de zinc ou d hydroxyde d aluminium se dissolvent dans un excès de réactif ; o Le test de reconnaissance des ions zinc est proposé ici en activité 4 de façon «optionnelle» car il intervient dans le chapitre relatif aux piles. Le professeur peut le faire réaliser»en avant-première» lors de la mise en œuvre de cette fiche ou attendre d aborder l étude des piles pour le faire réaliser «en situation» par les élèves. o Pour l activité 3, il est intéressant de donner aux élèves des solutions différentes : chlorure de cuivre (II), chlorure de fer (II), chlorure de fer (III). Prolongements o Les ions sont largement utilisés en agriculture ou en jardinage : - la bouillie bordelaise contenant du sulfate de cuivre (II) sert à lutter contre le mildiou de la vigne ou la cloque du pêcher ; - le sulfate de fer (II) détruit les mousses ; - les engrais contiennent en proportions variables des ions potassium, phosphates et nitrates qui apportent respectivement les éléments potassium (K), phosphore (P) et azote (N). o Les eaux minérales contiennent des ions chlorure, sulfate, calcium, potassium,. en proportions variables : les élèves pourront comparer les compositions de différentes eaux minérales à partir d étiquettes* distribuées ; o En liaison avec le cours de SVT et dans le cadre d un thème de convergence relatif à la SANTE, les élèves pourront effectuer une recherche sur les ions dans l alimentation et sur leur rôle dans l organisme : ions calcium, potassium, sodium, magnésium ainsi que les oligo-éléments ions fer (II), cuivre (II), zinc, fluorure, iodure, or, argent, - * Bien que n étant pas officiellement au programme, les mots «cation» et «anion» seront définis car présents sur ces étiquettes. Pistes d évaluation Expérimentales - Respecter les consignes ; - Réaliser proprement les expériences ; - Porter une blouse et des lunettes de sécurité ; - Ranger le matériel. Théoriques - Décrire les expériences réalisées ; - Ecrire les conclusions des activités 1 et 2 ; - Analyser la solution inconnue (activité 3). PIERRON 2008 Tests de reconnaissance des ions (page 2)

3 Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie Document du professeur 3/5 Objectifs : Identifier certains ions présents dans une solution aqueuse ; Respecter des consignes expérimentales. ACTIVITÉ 1 : Test de l ion chlorure 1. Dans une solution aqueuse de chlorure de sodium, c'est-à-dire d eau salée (!), verser quelques gouttes de nitrate d argent. Il apparaît un solide blanc dans la solution. L ion chlorure négatif, de formule Cl -, a réagi avec l ion positif argent de formule Ag + pour former un solide insoluble dans la solution appelé PRÉCIPITÉ. 2. Dans des solutions aqueuses de chlorure de zinc puis de chorure de cuivre (II), verser quelques gouttes de nitrate d argent. On observe également la formation de précipités blancs (Note pour le professeur : attention, avec le chlorure de cuivre (II) le précipité blanc «surnage»!). 3. Exposer quelques minutes à la lumière un de ces précipités et noter vos observations. Le précipité blanc noircit peu à peu lorsqu il est exposé à la lumière. L ion chlorure Cl - donne un précipité blanc avec du nitrate d argent. Ce précipité noircit à la lumière. ACTIVITÉ 2 : Tests d ions positifs 1. L ion cuivre (II), Cu 2+ Observer une solution de chlorure de cuivre (II) dont quelques cm 3 sont contenus dans un tube à essais. Quelle est la couleur de la solution? La solution est bleue. Cette couleur est due à la présence d ions cuivre (II), de formule Cu 2+, les ions chlorure étant incolores puisque l eau salée qui en contient est incolore. PIERRON 2008 Tests de reconnaissance des ions (page 3)

4 Document du professeur 4/5 Pour confirmer la présence de ces ions, ajouter quelques gouttes de soude dans la solution de contenant des ions cuivre (II), Cu 2+. Lorsqu on verse de la soude dans une solution contenant des ions cuivre (II), on observe la formation d un précipité. Quelle est la couleur de ce précipité? Ce précipité est de couleur bleue. 2. L ion fer (II), Fe 2+ Ajouter quelques gouttes de soude à quelques cm 3 d une solution de chlorure de fer (II) dont la teinte verdâtre est due à la présence des ions fer (II), de formule Fe 2+. Il se forme un précipité de couleur vert foncé. 3. L ion fer (III), Fe 3+ Ajouter quelques gouttes de soude à quelques cm 3 d une solution jaune-marron de chlorure de fer (III) dont la couleur est due à la présence des ions fer (III) de formule Fe 3+. On observe un précipité de couleur rouille. Certains ions positifs réagissent avec la soude en formant un précipité de couleur - bleue lorsqu il s agit des ions cuivre (II) de formule Cu 2+ ; - vert foncé dans le cas des ions fer (II) de formule Fe 2+ ; - rouille pour les ions fer (III) de formule Fe 3+. ACTIVITÉ 3 : Identification d une solution ionique inconnue Vous disposez d une solution inconnue X, de nitrate d argent, de soude et de tubes à essais. 1. Quelle est la couleur de la solution X?*.. Quels ions positifs peut-elle éventuellement contenir? *.. 2. Réaliser les expériences nécessaires à l identification des ions positifs et négatifs présents dans votre solution. PIERRON 2008 Tests de reconnaissance des ions (page 4)

5 Document du professeur 5/5 3. Annoter dans le cadre ci-dessous les schémas de ces expériences. 4. Conclusion Quels sont les ions négatifs présents dans la solution X? (indiquer leur nom et leur formule) La solution contient des ions chlorure de formule Cl -. Quels ions positifs contient la solution X? (écrire leur nom et leur formule)* Quel nom peut-on donner à la solution X?* RANGER LE MATÉRIEL * Les observations et conclusions dépendent de la solution testée. ACTIVITÉ 4 (optionnelle) : Test des ions zinc, Zn 2+ Dans une solution aqueuse de chlorure de zinc, de formule Zn Cl -, ajouter avec précaution quelques gouttes de soude. On observe un précipité de couleur blanche Ajoutez de la soude en plus grande quantité en agitant légèrement le tube à essais contenant le mélange réactionnel. Après quelques ajouts, qu observez-vous? Le précipité disparaît Conclusion : Les ions zinc, Zn 2+, peuvent être mis en évidence par un ajout modéré de soude dans la solution qui les contient. On obtient un précipité de couleur blanche Si on ajoute trop de soude, le précipité disparaît. PIERRON 2008 Tests de reconnaissance des ions (page 5)

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