1. Activité documentaire Évolution d un système chimique Reproduisons et analysons, à l aide de bonbons, l évolution d un système chimique. Problème Hugo souhaite réaliser des pochettes de bonbons pour ses amis. Une pochette, notée P, se compose de deu réglisses (un réglisse est noté R) et cinq crocodiles (un crocodile est noté C). Hugo se rend dans trois magasins différents pour acheter des bonbons. Le nombre de crocodiles contenus dans un paquet acheté est de 20 pour le magasin 1, 50 pour le magasin 2 et 75 pour le magasin 3. Chaque paquet contient 20 réglisses. Comment suivre l avancement de la préparation de pochettes? 1 Comprendre le problème a. Écrire une équation traduisant la fabrication d une pochette. b. On note n R,i, n C,i et n P,i les quantités initiales respectives de réglisses, de crocodiles et de pochettes. Préciser la valeur de n P,i et de n R,i et n C,i et pour chacun des trois magasins. 2 Raisonner a. Hugo a préparé pochettes à partir des bonbons du magasin 1. Eprimer, en fonction de, le nombre de réglisses et de crocodiles restants. b. permet de suivre l avancement de la préparation des pochettes. Recopier puis compléter le tableau suivant, qui résume la situation du 2. a. 1 ligne pour les quantités disponibles au départ Équation État Avancement Quantités de bonbons initial 0 en cours Écrire l équation du 1. a. 1 ligne pour les quantités quand on fabrique les pochettes 1 colonne pour les réglisses R 1 colonne pour les crocodiles C 1 colonne pour les pochettes P 1/6
Équation R + C P État Avancement Quantités de bonbons R C P État initial =0 =1 =2 =3 =4 =5 =6 =7 =8 =9 =10 c. Est-ce R ou C qui limite la fabrication des pochettes? d. Combien de pochettes ont été fabriquées? Reste-t-il des bonbons? Si oui, de quelle sorte et combien? e. Faites le graphique de R, C et P en fonction de en allant de =0 à = ma f. Reprendre les questions a, b, c et d et e en utilisant les bonbons du magasin 2 : Équation R + C P État Avancement Quantités de bonbons R C P État initial =0 =1 =2 =3 =4 =5 =6 =7 =8 =9 =10 2/6
h. Reprendre les mêmes questions utilisant les bonbons du magasin 3 : Équation R + C P État Avancement Quantités de bonbons R C P État initial =0 =1 =2 =3 =4 =5 =6 =7 =8 =9 =10 h. En quoi la fabrication de pochettes à partir des bonbons du magasin 2 est-elle particulière? 3. Après cette histoire de bonbons, retour à la chimie Faire la correspondance entre les termes utilisés dans l activité et ceu utilisés en chimie. n Ri, n Ci, n Pi apple Bonbons achetés dans un magasin apple Bonbon en quantité insuffisante apple Pochette apple Avancement de la préparation de pochettes apple apple Réactif limitant apple Avancement d une transformation chimique apple Produit apple Quantité de matière à l état initial apple Réactifs 3/6
2. Activité epérimentale : Identification du réactif limitant On étudie l action des ions hydroyde HO - (aq) sur les ions cuivre (II) Cu 2+ (aq). Le produit de cette réaction est l hydroyde de cuivre (II) Cu(OH) 2 (s). L équation chimique de cette réaction s écrit : Cu 2+ (aq) + 2 HO - (aq) Cu(OH) 2 (s). Solutions - Sulfate de cuivre (II) - concentration en ions cuivre et sulfate : c 1 = 0,10 mol.l -1. - Hydroyde de sodium - concentration en ions hydroyde et sodium : c 2 = 0,10 mol.l -1. Epérience 1 : - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 1 = 10 ml de solution de sulfate de cuivre (II) ; la verser dans un bécher. - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 2 = 5 ml de solution d hydroyde de sodium ; l introduire dans le bécher. - Filtrer le contenu du bécher et observer la couleur du filtrat. - Verser dans deu tubes à essais 1 ml du filtrat obtenu puis réaliser les deu tests suivants. Test 1. ajouter 1 ml de solution d hydroyde de sodium dans le premier tube à essais, Test 2. ajouter 1 ml de solution de sulfate de cuivre dans le deuième tube à essais. Epérience 2 : - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 1 = 10 ml de solution de sulfate de cuivre (II) ; la verser dans un bécher. - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 2 = 20 ml de solution d hydroyde de sodium ; l introduire dans le bécher. - Filtrer le contenu du bécher et observer la couleur du filtrat. - Verser dans deu tubes à essais 1 ml du filtrat obtenu puis réaliser les deu tests suivants. Test 1. ajouter 1 ml de solution d hydroyde de sodium dans le premier tube à essais, Test 2. ajouter 1 ml de solution de sulfate de cuivre dans le deuième tube à essais. Epérience 3 : - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 1 = 10 ml de solution de sulfate de cuivre (II) ; la verser dans un bécher. - Mesurer à la pipette jaugée un volume V 2 = 40 ml de solution d hydroyde de sodium ; l introduire dans le bécher (verser deu fois 20 ml). - Filtrer le contenu du bécher et observer la couleur du filtrat. - Verser dans deu tubes à essais 1 ml du filtrat obtenu puis réaliser les deu tests suivants. Test 1. ajouter 1 ml de solution d hydroyde de sodium dans le premier tube à essais, Test 2. ajouter 1 ml de solution de sulfate de cuivre dans le deuième tube à essais. Remplir le tableau d'avancement 1 pour l'epérience 1 : n(cu 2+ ) i = c(cu 2+ ).V(Cu 2+ ) = 0,1. 10. 10-3 = 10-3 mol = 1 mmol n(ho - ) i = c(ho - ).V(HO - ) = 0,1. 5. 10-3 = 0,5. 10-3 mol = 0,5 mmol 4/6
Équation Cu 2+ + 2 HO - Cu(OH) 2 État Avancement Quantités de matière en mmol n(cu 2+ ) n(ho - ) n(cu(oh) 2 ) État initial = 0 Précipité test 1 Précipité test 2 Remplir le tableau d'avancement 2 pour l'epérience 2 : n(cu 2+ ) i = c(cu 2+ ).V(Cu 2+ ) = 0,1. 10. 10-3 = 10-3 mol = 1 mmol n(ho - ) i = c(ho - ).V(HO - ) = 0,1. 20. 10-3 = 2. 10-3 mol = 2 mmol Équation Cu 2+ + 2 HO - Cu(OH) 2 État Avancement Quantités de matière en mmol n(cu 2+ ) n(ho - ) n(cu(oh) 2 ) État initial = 0 Précipité test 1 Précipité test 2 Remplir le tableau d'avancement 3 pour l'epérience 3 : n(cu 2+ ) i = c(cu 2+ ).V(Cu 2+ ) = 0,1. 10. 10-3 = 10-3 mol = 1 mmol n(ho - ) i = c(ho - ).V(HO - ) = 0,1. 40. 10-3 = 4. 10-3 mol = 4 mmol Équation Cu 2+ + 2 HO - Cu(OH) 2 État Avancement Quantités de matière en mmol n(cu 2+ ) n(ho - ) n(cu(oh) 2 ) État initial = 0 Précipité test 1 Précipité test 2 5/6
1 Observer Noter les résultats des tests 1 et 2 : écrire + s il y a précipitation, et dans le cas contraire. 2 Interpréter a. À partir des tests, identifier le réactif limitant ainsi que le réactif en ecès de la réaction réalisée dans chaque epérience. b. L analyse de la couleur du filtrat de chaque epérience conduit-elle à un résultat concordant? c. Pour chaque epérience, Remplir les tableau d'avancement des réactions. d. Epliquez les observations de l'epérience 1 (réactif limitant, réactif en ecès)? Vocabulaire Réactif limitant : réactif qui est totalement consommé lors de la transformation chimique. e. Epliquez les observations de l'epérience 2 (réactif limitant, réactif en ecès)? f. Epliquez les observations de l'epérience 3 (réactif limitant, réactif en ecès)? g. Quelle particularité révèle la transformation réalisée de l'epérience 2? h. Les tableau d'avancement sont-ils en accord avec les résultats epérimentau? 3 Conclure Comment identifier, par le calcul, le réactif limitant d une transformation chimique? 6/6