Lycée Viette TSI 1. T.P. 16 Manipulations de base en chimie

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1 T.P. 16 Manipulations de base en chimie Le but de ce TP est de se familiariser avec la verrerie usuelle utilisée en TP de chimie et de réaliser quelques manipulations de base. I. Découverte de la verrerie de laboratoire préparation d une solution - dilution Après avoir identifié la verrerie, préparer 100 d une chlorure de sodium de concentration 0,50. ( solution mère ) puis diluer cette solution pour obtenir 100 d une concentration 5,0.10. ( garder cette solution pour II. ). ()=23,0. ()=35,5. II. Identification de quelques ions par précipitation Une réaction de précipitation est une réaction du type : + ) est un composé solide qui précipite ( remarque :. =. ). Cette réaction se produit dès que les concentrations en ions et de la solution atteignent des valeurs tel que le quotient de la réaction soit égal à la constante, pour ce type de réaction la constante est appelée ( produit de solubilité ). Parfois les précipités se redissolvent par formation d un complexe. Tous les tests seront effectués dans des tubes à essai en ajoutant quelques gouttes du réactif à environ 2 de la solution initiale contenant l ion à tester. Compléter le tableau suivant : ion à caractériser ion réactif équation bilan de la observation précipitation ion sulfate ion baryum sulfate de sodium chlorure de baryum de ion chlorure ion argent chlorure de sodium nitrate d'argent de... ion carbonate ion calcium carbonate de sodium chlorure de calcium de ion calcium ion oxalate chlorure de calcium oxalate d'ammonium ( ) ion cuivre II sulfate de cuivre ion fer II sulfate de fer II Rabeux Michel Page 1

2 ion à caractériser ion réactif équation bilan de la observation précipitation ion fer III nitrate de fer III ( ) ion zinc sulfate de zinc ion aluminium sulfate d aluminium ( ) puis formation du complexe qq gouttes puis un peu plus. III. Aspect thermodynamique des réactions chimiques Tremper une lame de zinc dans un bécher contenant une solution aqueuse de sulfate de cuivre attendre quelques minutes et observer. Tremper une lame de cuivre dans un bécher contenant une solution aqueuse de sulfate de zinc attendre quelques minutes et observer. Ecrire l équation-bilan de la réaction chimique ( les ions sulfates étant des ions spectateurs ). Quelle conclusion tirer de ces 2 expériences quant au sens d évolution «spontanée» de la réaction chimique? A toute réaction chimique est associée une constante d équilibre ( ), fonction de la température T seulement, telle que ( )= é. Si 1 réaction thermodynamiquement favorisée (ou «totale» ou «quantitative») Si 1 réaction thermodynamiquement défavorisée (ou «nulle» ou «impossible») Lorsque que n est ni très grand, ni très petit, la réaction aboutit à un équilibre chimique ( plus ou moins déplacé dans un sens ). Les réactions chimiques peuvent être exothermiques, athermiques ou endothermiques. Exemple de réaction exothermique : réaction de combustion du méthane dans le dioxygène Exemple de réaction athermique : dissolution du chlorure de sodium dans l eau Exemple de réaction endothermique : dissolution du nitrate d ammonium dans l eau IV. Aspect cinétique des réactions chimiques Une réaction «thermodynamiquement favorisée» ne signifie pas obligatoirement réaction «rapide»! Ce second critère est un critère purement «cinétique». Réaction rapide Placer dans un tube à essai 2 d acide chlorhydrique et qq goutte de bleu de bromothymol puis verser de soude. On observe «instantanément» le changement de couleur (virage) de l indicateur coloré. Placer dans un tube à essai 2 d une sulfate de fer II acidiée par de l acide sulfurique puis verser qq gouttes de permanganate de potassium. On observe la décoloration quasi instantanée. Rabeux Michel Page 2

3 Réaction lente Placer dans un tube à essai 5 de iodure de potassium ( 0,10. ) puis 5 de peroxodisulfate de sodium ( 0,10. ). On constate progressivement l apparition de la couleur jaune puis jaune orangée ( due à la présence de ). 2 + = +2 Placer dans un tube à essai 5 de thiosulfate de sodium ( 0,50. ) et ajoutons 1 d acide chlorhydrique (1,0. ). On constate progressivement l apparition de soufre jaune. + 2 = + + Remarque 1 : La vitesse d une réaction augmente avec la température. Remarque 2 : La vitesse d une réaction augmente avec la concentration des réactifs. Remarque 3 : En présence d un catalyseur accélère une réaction ( un catalyseur est un corps qui accélère une réaction sans subir lui même de modifications permanentes, il est régénéré ). La catalyse est homogène si le catalyseur et les réactifs ne constitue qu une seule phase sinon elle est hétérogène. Influence de la température Préparer 2 béchers contenant chacun 20 d acide éthanedioïque ( acide oxalique ) à et qq gouttes d acide sulfurique concentré. Le premier est laissé sur la paillasse, le second est placé dans un bain marie ( 60 environ ). Ajouter 2 d une solution violette de permanganate de potassium et observer et conclure. Notion de catalyse Verser environ 30 d eau oxygénée à dans 2 bechers de 100 et ajouter, dans 1 seul des 2 bechers, 5 d une solution aqueuse de chlorure de fer(iii) à 0,20.. Observer et conclure Rabeux Michel Page 3

4 Matériel de chimie tube à essai tubes à essai avec portoir tube à essai avec pince Verre à pied : béchers ballon avec support cristallisoir Rabeux Michel Page 4

5 support de filtre avec filtre erlenmeyer 100 ml fiole jaugée éprouvette graduée burette graduée 10 ml pipettes pipette jaugée pipette graduée propipette Rabeux Michel Page 5

6 têts à combustion tube en U bec bunsen agitateur magnétique électrolyseur ph ms phmètre conductimètre spatules Rabeux Michel Page 6

7 Matériel ( au bureau ) 1 ballon 1 verre à pied 1 éprouvette graduée 100 ml 1 pipette graduée 1 cristallisoir 1 erlenmeyer 1 burette graduée 1 pipeteur 1 pipette simple 1 tube en U 1 têt à combustion 1 balance de précision 1 bain marie ( plaque chauffante + casserole ) chlorure de sodium ( cristallisé ) nitrate d ammonium ( cristallisé ) ( par binôme ) 6 béchers 100 ml 1 pipette jaugée 10 ml + propipette 1 coupelle de pesée + 1 spatule 1 pissette d eau distillée 2 fioles jaugées 100 ml banc de tubes à essais gants de protection 1 lame de cuivre et 1 lame de zinc 1 solution aqueuse d acide chlorhydrique à 1 mol.l -1 1 solution aqueuse d acide éthanedioïque à mol.l -1 1 solution aqueuse de permanganate de potassium à mol.l -1 eau oxygénée à 20 volumes bleu de bromothymol 1 iodure de potassium 0,10 mol.l -1 1 peroxodisulfate de sodium 0,10 mol.l -1 1 thiosulfate de sodium 0,5 mol.l -1 1 chlorure de fer III ( 0,2 mol.l -1 ) 1 solution aqueuse d acide sulfurique à 5 mol.l -1 solutions ( 0,1 mol.l -1 ): nitrate d argent AgNO 3 carbonate de sodium Na 2 CO 3 sulfate de sodium Na 2 SO 4 chlorure de baryum BaCl 2 sulfate de fer (II) FeSO 4 nitrate de fer(iii) Fe(NO 3 ) 3 sulfate de zinc ZnSO 4 soude NaOH ( 1 mol.l -1 ) chlorure de calcium CaCl 2 oxalate d ammonium (NH 4 ) 2 C 2 O 4 chlorure de potassium KCl sulfate d aluminium Al 2 (SO 4 ) 3 sulfate de cuivre CuSO 4 Rabeux Michel Page 7

8 ion à caractériser ion réactif équation bilan de la observation précipitation ion sulfate ion baryum sulfate de sodium chlorure de baryum de sulfate de baryum ion chlorure ion argent chlorure de sodium nitrate d'argent de nitrate d argent ion carbonate ion calcium carbonate de sodium chlorure de calcium de carbonate de calcium ion calcium ion oxalate chlorure de calcium oxalate d'ammonium d oxalate de calcium ( ) ion cuivre II précipité bleu sulfate de cuivre d hydroxyde de cuivre () ion fer II précipité vert sulfate de fer II d hydroxyde de fer II () on fer III précipité rouille nitrate de fer III d hydroxyde de fer III ( ) () ion zinc sulfate de zinc d hydroxyde de zinc () ion aluminium ion aluminium sulfate d aluminium sulfate d aluminium d hydroxyde d aluminium ( ) ( ) () puis formation du complexe () Rabeux Michel Page 8

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