Etude d’une transformation chimique

On veut étudier la transformation du système chimique constitué d’une solution aqueuse de sulfate de cuivre (II), contenant des ions

Cu2+ et SO42-, et d’un clou en fer

Quelles sont les espèces chimiques présentes

dans le système à l’état initial ?

Donner leur nom et leur formule

Aide : il y a 4 espèces chimiques..

Il y a d’abord le clou, qui contient :

- Des atomes de fer Fe

Il y a ensuite la solution, qui contient :

- Des molécules d’eau H2O

- Des ions cuivre (II) Cu2+

- Des ions sulfate SO42-

On plonge le clou dans le bécher

• Au bout de quelques minutes, on observe que:

– la solution contenue dans le bécher s’est éclaircie (mais est toujours bleue),

– le clou en fer s’est recouvert d’un dépôt solide rougeâtre : c’est du métal cuivre.

Faire le schéma correspondant et le légender soigneusement.

Au bout de quelques minutes :

Clou en fer

Bécher

Dépôt de métal cuivreSolution de sulfate de

cuivre(II)

Quelle est l’espèce chimique responsable de la couleur bleue de la solution ?

Les ions cuivre (II) Cu2+

Pourquoi la solution s’est-elle éclaircie ?

Il y a moins d’ions cuivre (II)

Au cours de la transformation chimique le fer a-t-il totalement disparu ?

Non, il en reste, puisque le clou n’a pas totalement disparu

D’après le schéma, quelles espèces chimiques sont présentes à l’état final?

Donner leur nom et formule.

Aide: le schéma nous indique la présence de trois espèces chimiques…Lesquelles?

Il y a:

• le métal cuivre Cu qui s’est formé

• le métal fer Fe qui n’a pas totalement réagi

• les ions cuivre Cu2+ qui n’ont pas totalement disparu

Pour savoir s’il y a une (ou d’autres) espèce(s) chimique(s) dans le becher

après l’expérience, nous réalisons le test suivant.

On fait un test d’identification, qui consiste à ajouter dans la

solution obtenue après l’expérience, quelques gouttes

d’hydroxyde de sodium (solution de soude).

On obtient un précipité verdâtre comme l’indique la

photographie ci-contre.

Que se forme-t-il lorsqu’on verse la solution d’hydroxyde de sodium dans la solution obtenue après l’expérience :

• un précipité vert ?• des ions Fe2+ ?• rien ?

Il se forme un précipité vert

Quelle espèce chimique ce test d'identification met-il en évidence?

• de l’hydroxyde de sodium ?• un précipité vert ?• des ions Fe2+ ?

C’est le test caractéristique des ions Fe2+

Dans la solution obtenue après l’expérience, y a-t-il :• de l’hydroxyde de sodium ?• un précipité vert ?• des ions Fe2+ ?

Ceci permet de dire qu’à l’état final, la solution contient des ions Fe2+

Maintenant, peux-tu préciser :Quels sont les réactifs ?

atomes de fer Fe et ions cuivre (II) Cu2+

Quels sont les produits ? Fe2+ et Cu

S’il reste ou non des réactifs dans l’état final ?Il reste des réactifs dans l’état final : atomes

de fer Fe et ions cuivre (II) Cu2+

Mais il y a encore des espèces chimiques présentes dans le becher à l’état final!

Lesquelles?

AIDE:

Quel est le solvant ?

Y a-t-il un ion qui n’a pas participé à la réaction ?

Indication : les ions sulfate sont incolores.

Tu peux maintenant compléter le schéma de la transformation chimique

Il s’agit maintenant de rendre compte de la transformation chimique du système étudié. La température et la pression étant les mêmes à l’état initial et à l’état final, il faut lister

toutes les espèces chimiques présentes avant et après.

Aide proposée page suivante

? ?

Le système chimique à l’état initial contient :

- Le ou les réactifs

- Le solvant

- Autres

Le système chimique à l’état final contient :

- Ce qui reste des réactifs

- Le ou les produits

- Le solvant

- Autres

Etat initial :

Atomes Fe

Ions Cu2+

Molécules H2O

Ions SO42-

Etat final :

Atomes Fe

Ions Cu2+

Atomes Cu

Ions Fe2+

Molécules H2O

Ions SO42-