LA RÉACTION ENTRE L ACIDE CHLORHYDRIQUE ET LE FER

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1 Niveau 3e Physique Chimie Document du professeur 1/5 LA RÉACTION ENTRE L ACIDE CHLORHYDRIQUE ET LE FER Programme (BO n 6 du 28 août 2008) A - La chimie, science de la transformation de la matière Connaissances Capacités Commentaires RÉACTION ENTRE L ACIDE CHLORHYDRIQUE ET LE FER : quels produits sont formés? Les ions hydrogène et chlorure sont présents dans une solution d'acide chlorhydrique. Le fer réagit avec l'acide chlorhydrique, avec formation de dihydrogène et d'ions fer (II). Critères de reconnaissance d une transformation chimique : disparition des réactifs et apparition de produits. Suivre un protocole pour : - reconnaître la présence des ions chlorure et des ions hydrogène ; - réaliser la réaction entre le fer et l acide chlorhydrique avec mise en évidence des produits. Faire un schéma. Les demi-équations électroniques sont hors programme. La mise en évidence du dihydrogène sera réalisée sur une très petite quantité de gaz. À ce stade, le bilan de la réaction est écrit en toutes lettres : fer + acide chlorhydrique dihydrogène + solution de chlorure de fer (II) Thème de convergence : sécurité Pré requis de l élève o L élève sait mesurer un ph et identifier une solution acide grâce à son ph ; o L élève connaît le test d identification des ions chlorure et fer (II) ; o L élève connaît la notion de réactif, produit et transformation chimique (vu en 4 ème ) ; o L élève sait écrire la réaction chimique qui traduit une transformation chimique (vu en 4 ème ). Mots clefs o Acide chlorhydrique o Dihydrogène o Fer o Ion chlorure o Ion hydrogène o Ion fer (II) o Nitrate d argent o Précipité o Produit o Réactif o Réaction chimique o Solution aqueuse o Soude o Test d identification o Transformation chimique PIERRON 2008 Réaction entre HCl et Fe (page 1)

2 Prévoir Matériel Poste élève Référence o Deux flacons compte-gouttes o Un bécher de 100 ml o Un ph-mètre stylo o Des allumettes / o Des tubes à essais o Une spatule 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 Acide chlorhydrique o Poudre de fer Document du professeur 2/5 Remarques, astuces o Une solution d acide chlorhydrique de concentration 3 mol.l -1 permet de réaliser aisément la réaction entre le fer et l acide en limitant les risques liés à l utilisation d un acide ; o En diluant la solution obtenue, l observation des précipités est facilitée ; o Une (ou des) fiche(s) d aide peut(vent) être distribuée(s) aux élèves suivant le niveau de la classe (exemples ci-dessous). 1. Domaines de ph 2. Tests de reconnaissance des ions Ions Réactif Couleur du précipité Chlorure Cl - Nitrate d argent Blanc Cuivre (II), Cu 2+ Soude Bleu Fer (II), Fe 2+ Soude Vert foncé Fer (III), Fe 3+ Soude Rouille PIERRON 2008 Réaction entre HCl et Fe (page 2)

3 Document du professeur 3/5 3. Rappel : qu est une transformation chimique? Le carbone brûle dans le dioxygène. Il se forme du dioxyde de carbone. Ceci est une transformation chimique car les réactifs disparaissent et un produit apparaît. Le carbone et le dioxygène sont les réactifs. Le dioxyde de carbone est le produit. Cette transformation chimique se traduit par la réaction chimique suivante : carbone + dioxygène dioxyde de carbone Prolongements o D autres métaux que le fer réagissent avec l acide chlorhydrique : ce sont, par exemple, le zinc, l aluminium, l étain, le magnésium, le chrome et le nickel. Par contre, le cuivre, l argent, l or ou le platine ne réagissent pas avec cet acide. Ces réactions produisent du dihydrogène ainsi que les ions correspondant au métal attaqué. o C est le chimiste britannique Henry Cavendish qui, le premier, fabriqua du dihydrogène en faisant réagir un acide sulfurique ou chlorhydrique- sur différents métaux. La densité du dihydrogène étant particulièrement faible c est le moins dense des gaz-, on pensa à l utiliser pour gonfler des ballons destinés à s envoler dans l atmosphère. Dès 1783, le chimiste français Jacques Charles fit une telle ascension. Au début du XX ème siècle, des dirigeables gonflés au dihydrogène assuraient même une liaison aérienne avec les Etats-Unis mais la catastrophe du zeppelin Hindenburg en 1937 mit fin à l utilisation du dihydrogène pour gonfler les ballons transportant des passagers, l appareil s étant enflammé lors de son amarrage sur le pylône prévu à cet effet lors de son arrivée à Lakehurst, près de New-York. Dans l avenir, le dihydrogène, dont la combustion est très énergétique, pourrait être un combustible de choix pour les véhicules dans les «piles à hydrogène» qui sont des générateurs propres, ne produisant que de l eau. Crédit photo : U.S. Naval History & Heritage Command. Pistes d évaluation Expérimentales - Respecter les consignes ; - Réaliser proprement les expériences ; - Identifier le dihydrogène ; - Porter une blouse et des lunettes de sécurité ; - Ranger le matériel. Théoriques - Conclure l activité 1 ; - Identifier les ions présents dans la solution obtenue ; - Ecrire la réaction chimique correspondant à la transformation ; - Conclure l activité 2. PIERRON 2008 Réaction entre HCl et Fe (page 3)

4 Nom : Prénom : Classe : Date : Document du professeur 4/5 Physique Chimie LA RÉACTION ENTRE L ACIDE CHLORHYDRIQUE ET LE FER Objectifs : Découvrir la composition de l acide chlorhydrique ; Réaliser la réaction entre l acide chlorhydrique et le fer ; Identifier les produits de cette transformation chimique ; Ecrire la réaction chimique qui traduit cette transformation chimique. ACTIVITÉ 1 : Analyser l acide chlorhydrique 1. Mettre de l acide chlorhydrique dans un bécher et mesurer son ph à l aide d un ph-mètre stylo : ph = 2,35 Quel est le caractère de l acide chlorhydrique, comme son nom l indique? Expliquez. Il possède un carctère acide car son ph est inférieur à 7. Déduire de ce qui précède quels sont les ions qui sont contenus en quantité importante dans l acide chlorhydrique? L acide chlorhydrique contient des ions hydrogène de formule H +. Eteindre le ph-mètre stylo avant de le rincer avec de l eau distillée. Remettre le capuchon. 2. Verser quelques gouttes d une solution de nitrate d argent dans un peu d acide chlorhydrique contenu dans un tube à essais. On observe l apparition d un précipité blanc. Que montre cette réaction? L acide chlorhydrique contient des ions clorure de formule Cl -. L acide chlorhydrique contient des ions hydrogène de formule H + et des ions chlorure de formule Cl -. Il renferme également des molécules d eau de formule H 2 O car c est une solution aqueuse. ACTIVITÉ 2 : Réaliser la réaction entre l acide chlorhydrique et le fer 1. Mettre ½ spatule de poudre de fer dans un tube à essais puis verser dessus 2 cm 3 d acide chlorhydrique. Le fer est attaqué par l acide chlorhydrique. Un gaz se forme. 2. Boucher le tube avec un bouchon adapté, attendre quelques instants pour que le dégagement de gaz soit suffisant, puis enlever le bouchon et approcher une allumette enflammée de l ouverture du tube légèrement incliné. Que se produit-il? On entend une petite détonation puis le gaz brûle sans bruit. PIERRON 2008 Réaction entre HCl et Fe (page 4)

5 Document du professeur 5/5 Ceci est caractéristique du gaz très inflammable qui s est dégagé lors de la réaction : il s agit du dihydrogène dont la molécule est formée de deux atomes d hydrogène. Ecrivez la formule chimique du dihydrogène : H 2 3. Lorsque la réaction entre le fer et l acide chlorhydrique a eu lieu, ajouter de l eau distillée dans le tube à essais jusqu au 2/3 environ, puis répartir la solution S obtenue dans deux autres tubes notés 1 et 2. a) Dans le tube 1, verser quelques gouttes d une solution de nitrate d argent. Il apparaît un précipité blanc. Quels ions sont contenus dans la solution S (nom et formule)? S contient des ions chlorure Cl -. b) Dans le tube 2, ajouter goutte à goutte de la soude jusqu à ce qu un précipité apparaisse. Quelle est la couleur de ce précipité? Le précipité est vert foncé. Quels ions sont présents dans la solution S (nom et formule)? S contient des ions fer (II) Fe 2+. c) Quel nom peut-on donner à la solution S? S est une solution de chlorure de fer (II). RANGER LE MATÉRIEL 4. La réaction entre l acide chlorhydrique et le fer est une transformation chimique : pourquoi? Cette réaction est une transformation chimique car des réactifs disparaissent et des produits apparaissent. Quels sont les réactifs? Les réactifs sont le fer et l acide chlorhydrique. Quels sont les produits? Les produits sont le dihydrogène et la solution de chlorure de fer (II). Compléter ci-dessous la réaction chimique qui traduit cette transformation chimique. fer + acide chlorhydrique dihydrogène + (solution de) chlorure de fer (II). La réaction entre l acide chlorhydrique et le fer est une transformation chimique car des réactifs disparaissent et des produits apparaissent. Elle peut se traduire par la réaction chimique : Fer + acide chlorhydrique dihydrogène + (solution de) chlorure de fer (II) Remarques : - Le dihydrogène est un gaz environ quinze fois moins dense que l air. Il est très dangereux car, lorsqu il se répand dans l air, il constitue avec le dioxygène de l air un mélange tonnant qui explose à la moindre flamme ou étincelle. - Les ions chlorure sont présents à la fois dans le réactif qu est l acide chlorhydrique et dans le produit qu est la solution de chlorure de fer (II) : ils ne participent pas à la réaction chimique qui peut donc alors s écrire : fer + ion hydrogène dihydrogène + ion fer (II) PIERRON 2008 Réaction entre HCl et Fe (page 5)

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