SC/BES/MCS/2006/3
Décembre 2006
Original : anglais
Organisation des Nations Unies
pour l’éducation, la science et la culture
MODULE AVANCE
D'ENSEIGNEMENT ET
D'APPRENTISSAGE
EXPERIENCES DE
MICROCHIMIE
AD
CE
MAST
E
µscience
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre
University of the Witwatersrand, Johannesburg
R
(MANUEL DE L'ENSEIGNANT)
N T RE
TABLE DES MATIERES
CHAPITRE I
PROPRIETES ET CLASSIFICATION DE LA MATIERE
ELEMENTS ET COMPOSES
Décomposition de l'Oxyde de Mercure(II)
Eléctrolyse de l'Eau
L'electrolyse D'une Solution De Chlorure De Cuivre(II)
MELANGES
Techniques de Séparation - Chromatographie sur Papier
Séparation de deux Colorants par Chromatographie sur Colonne
MODELE PARTICULAIRE DE LA MATIERE
Composés, Eléments, Substances Pures et Mélanges - Modélisation des Atomes et des Molécules
Est-ce que les Substances Dissoutes peuvent se Répandre?
Collision de Nuages Colorées
Ballons avec Fuites ???
A quel Rythme l'Ammoniac Gazeux Diffuse-t-il ?
DIOXYGENE, DIHYDROGENE ET DIOXYDE DE CARBONE
PROPRIETES DU DIOXYGENE
Préparation et Mise en Evidence du Dioxygène
PROPRIETES DU DIHYDROGENE
Préparation et Mise en Evidence du Dihydrogène
PROPRIETES DU DIOXYDE DE CARBONE
Préparation et Propriétés du Dioxyde de Carbone
Partie 1: Préparation du Dioxyde de Carbone
Partie 2: Production de Dioxyde de Carbone pendant la Respiration
Partie 3: Dissolution du Dioxyde de Carbone dans l'Eau
Partie 4: Effet du Dioxyde de Carbone sur la Combustion
Réaction du Carbone avec le Dioxygène
CHAPITRE II
CHANGEMENTS CHIMIQUES DES SUBSTANCES
COMBUSTION
Réaction du Cuivre avec le dioxygène
Réaction du Soufre avec le dioxygène
Réaction du Magnésium avec le dioxygène
CHAUFFAGE DES SUBSTANCES
Décomposition du Carbonate de Cuivre
Décomposition du Carbonate d'Ammonium
Réduction de l'Oxyde de Cuivre(II)
REACTIONS DES ACIDES
Titrage Acide/base- Une Introduction
L'influence Des Acides Et Alkalis Dilues Sur Les Indicateurs
Reaction De L'acide Sulfurique Avec De L'oxyde De Cuivre(II)
Reaction Des Acides Avec L'hydroxyde De Sodium
CHAPITRE III
REACTIONS CHIMIQUES DE CERTAINS ELEMENTS
REACTION DES METAUX
Réaction des Métaux des Groupes 1 et 2 avec de l'Eau
Partie 1: Réaction des Métaux du Groupe 1- Sodium et Potassium - avec de l'Eau.
Partie 2: Réaction des Métaux du Groupe 2 - Magnésium et Calcium - avec de l'Eau
Partie 3: Quel Gaz est Produit quand un Métal du Groupe 1 ou du Groupe 2 Réagit avec de l'Eau ?
Réactions des Métaux avec des Solutions de Sels Métalliques
Les Oxydes de Metaux Sont-ils Acides ou Basiques?
REACTIONS DES NON-METAUX
Réactivité des Eléments du Groupe 7
Préparation du Chlorure de Fer(III)
Préparation du Chlorure de Cuivre(II)
ACIDES, BASES ET SELS
PROPRIETES DES ACIDES ET DES ALCALIS
Indicateurs Acide/Base
Propriétés des Acides et des Alcalis
NEUTRALISATION
Détermination par Calorimétrie de la Stoechiométrie d'une Réaction Acide-Base
PREPARATIONS DE SELS
Préparation d'un Sel: Réaction entre un Acide et un Carbonate de Métal
Préparation d'un Sel: Réaction d'un Acide avec un Métal
Préparation d'un Sel: Réaction entre un Acide et un Oxyde de Métal
REACTIONS CHIMIQUES ET ELECTRICITE
MISE EN EVIDENCE DES IONS EN SOLUTIONS
Conductivité et pH de Solutions d'Acides et de Bases
Partie 1: Quelle est l'influence de la concentration d'une solution d'une base ou d'un acide sur leur
conductivité et leur pH?
Partie 2: Est-ce que la nature d'une base ou d'un acide influence la conductivité et le pH de cette
solution?
REACTIONS IONIQUES
REACTIONS DE SOLUTIONS AQUEUSES DE SELS
Stoechiométrie des Réactions de Précipitation
Partie 1: La Réaction du Chromate de Potassium ((K2CrO4(aq)) et du Chlorure de Barium (BaCl2(aq))
Partie 2: Réaction du Nitrate de Plomb (Pb(NO3)2(aq)) et l'Iodure de Sodium (NaI(aq))
Mise en Evidence d'Ions en Solution Aqueuse
Partie 1: Mise en Evidence d'Ions Sulfates
Partie 2: Mise en Evidence d'Ions Halogénures
CHAPITRE IV
L'ATOME
MODELE ATOMIQUE
Couleurs de Flamme
CHIMIE INORGANIQUE
SOUFRE ET COMPOSES DU SOUFRE
Préparation et Propriétes du Sulfure d'Hydrogène
Préparation et Propriétes du Dioxyde de Soufre
Réaction du Dioxyde de Soufre avec le Sulfure d'Hydrogène
Pollution de l'Air par le Dioxyde de Soufre
Partie 1: Emission Incontrollée de Dioxyde de Soufre
Partie 2: La Fonction d'une Cheminée dans la Dispersion des Pollutants de l'Air
Partie 3: Elimination d'Emissions par une Substance Absorbante
Préparation et Mise en Evidence de l'Acide Chlorhydrique
Préparation et Mise en Evidence de l'Acide Nitrique
Solubilité des Sulfates de Métaux du Groupe 2 dans l'Eau
AZOTE ET COMPOSES DE L'AZOTE
Préparation de l'Ammoniac
Préparation et Propriétés du Dioxyde d'Azote
Partie 1: Préparation du Dioxyde d'Azote
Partie 2: L'Influence de la Température sur l'Equilibre: 2NO2(g) / N2O4 (g)
HALOGENES ET HALOGENURES
Préparation et Mise en Evidence du Dichlore
CHAPITRE V
VITESSE DE REACTION ET EQUILIBRE CHIMIQUE
VITESSE DE REACTIONS CHIMIQUES
Vitesses de Réaction - Facteurs Affectant la Vitesse d'une Réaction Hétérogene
Partie 1: Effet de l'Etat de Division des Réactifs
Partie 2: L'Effet de la Concentration des Réactifs
Partie 3: L'Effet de la Temperature
Vitesses de Réaction - Influence des Catalyseur
Partie 1: Trouver un Catalyseur pour la Décomposition du Peroxyde d'Hydrogène
Partie 2: L'influence de la Quantité du Catalyseur sur la Vitesse de Décomposition du Peroxyde
d'Hydrogène
Vitesses de Réaction - L'influence de la Concentration
Partie 1: L'Influence de la Concentration du Thiosulfate de Sodium
Partie 2: L'Influence de la Concentration de l'Acide Chlorhydrique
ENERGIE IMPLIQUEE DANS LES REACTIONS CHIMIQUES
Changement d'Enthalpie pour les Réactions entre
Acides et une Base Forte
Partie 1: Le changement d'enthalpie d'une réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de
sodium
Partie 2: Le changement d'enthalpie d'une réaction entre l'acide acétique et l'hydroxyde de sodium
CARACTERE DYNAMIQUE DE L'EQUILIBRE CHIMIQUE
L'Influence du pH sur l'Equilibre Chromate/Dichromate
Equilibre Chimique - Principe de Le Chatelier
Partie 1: Quel est l'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre chimique
Partie 2: L'effect de la temperature sur l'équilibre chimique
EQUILIBRE EN SOLUTION
Equilibre Chimique - l'Effet de l'Ion Commun
ACIDES ET BASES
TITRAGE
Concentration et Quantité d'une Substance en Solution
Titrage Acide/Base - Détermination de la Concentration d'un Acide
OXYDO-REDUCTION ET CELLULES ELECTROCHIMIQUES
CELLULES ELECTROCHIMIQUES
La Cellule Zinc/Cuivre
CHIMIE ORGANIQUE
COMPOSES ORGANIQUES IMPORTANTS
Chimie Organique - Esters
Chimie Organique - Hydrocarbures Saturés et Insaturés
MICROCHIMIE
CHAPITRE I
DECOMPOSITION DE L'OXYDE DE MERCURE(II)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le tableau des besoins donnés avant l'expérimentation .
On aura également besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans un Kit Avancé de Microchimie du RADMASTE. Un gobelet
en plastique et de la plasticine sont également nécessaires.
3. Astuces
Tapoter légèrement le tube de fusion à l'endroit où se trouve le produit de manière à ce que toute la poudre
d'oxyde de mercure(II) (HgO(s)) soit déposée au fond du tube.
Les versions anciennes des kits contiennent des tubes en PVC (avec une courbure en U). Ce plastique rigide peut être
difficile à manipuler. Dans ce cas, il est conseillé d'humidifier le bout non courbé du tuyau en PVC et celà apportera un
peu de flexibilité au tuyau. L'extrémité ouverte du tube de fusion doit alors être doucement poussée dans le tube en
PVC. Ne forcez pas le tube de fusion dans le tube en PVC car celà risque de briser le tube de verre dans vos
mains. La nouvelle version des kits contient un tube de silicone flexible avec une courbure en U, et ainsi il ne devrait
pas y avoir de problèmes lorsque l'on connecte le tube de fusion.
Si les bras du microsupport ne se fixent pas comme il faut entre les godets E3 and F3, on peut les placer en utilisant de
la plasticine tel que c'est illustré dans le diagramme se trouvant dans le manuel de l'étudiant.
Il faut tenir le microbrûleur directement en dessous du tube de fusion de manière que le bout de la flamme touche la
partie du tube contenant le HgO(s). Celà permettra d'atteindre le taux maximal de formation de dioxygène. Il faut noter
que l'apparition de bulles de dioxygène ne se fait pas immédiatement après le chauffage du HgO(s). C'est après un
court laps de temps que les bulles apparaissent dans l'eau se trouvant dans le gobelet, et continuent à se former
intensivement par après.
Il peut arriver que le HgO(s) n'est pas assez bien compacté au fond du tube de fusion. Pendant le chauffage, la poudre
pourrait bouger le long du tube. Si celà a lieu, déplacer la flamme d'un coté à l'autre afin que le HgO(s) soit chauffé de
manière homogène.
Quand vous enlevez le tube collecteur de gaz du montage, vous n'avez pas besoin de visser le tube dans le couvercle.
Pousser le tube fermement dans le couvercle et soulever doucement le tube scellé en dehors du gobelet en plastique.
Le couvercle ne colle pas à la plasticine si l'expérience est faite correctement.
Les étapes avec les bûchettes incandescentes ou les cure-dents doivent être performées rapidement, autrement la
bûchette s'éteindra complètement avant qu'elle ne soit introduite dans le tube collecteur de gaz.
Contrairement au modèle à grande échelle pour le test du dioxygène, la bûchette incandescente peut ne pas
s'enflammer quand elle est mise en contact avec le dioxygène. Cependant, le bout incandescent va sûrement brûler de
manière plus intense quand il est tenu à l'intérieur du tube collecteur de gaz. Si l'allumette vient juste d'être éteinte et
que l'on constate que l'extrémité apparaît noire, elle va commencer à brûler quand elle est mise rapidement à l'intérieur
du tube. Montrer aux apprenants les gouttelettes de mercure dans le tube de fusion. Celà les aidera à conclure que le
dioxygène devrait être produit si la substance originale est l'oxyde de mercure(II).
La courbure en U du tube de PVC (ou en silicone) doit être retirée de l'eau du gobelet en plastique à la fin de
l'expérience pour éviter un effet-retour (succion de l'eau dans le tube).
Quelquefois, il est difficile d'enlever le mercure du tube de fusion après l'expérience. L'addition d'une goutte ou deux
d'acide nitrique va dissoudre le mercure.
4. Attention
Souvenez-vous des mesures suivantes et informez vos étudiants sur tous les dangers possibles.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou du tube collecteur de gaz. Ce matériel est
en plastique et pourrait fondre.
Ne permettez jamais aux apprenants de jouer avec les allumettes, et ne permettez à personne de toucher le
tube de fusion chaud. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante froide ou avec de la glace et cherchez de
l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. N'aspirez pas les vapeurs et ne buvez jamais le
liquide.
Le mercure est extrêmement toxique! Le tuyau en PVC (ou en silicone) doit être fermement fixé autour du tube
de fusion, et le bout recourbé du tube doit immerger complètement dans l'eau pour éviter des fuites de vapeurs
de mercure.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé aux apprenants de noter toutes les questions et réponses du manuel. Dans ce cas, les
réponses aux questions n'ont pas besoin d'être des phrases complètes. Au cas où les apprenants ne recopient
pas les questions dans leurs manuels, alors les réponses doivent être sous forme de phrases complètes. Notez
que certaines questions ne peuvent être répondues seulement que par des apprenants de classes supérieures.
Là où c'est requis, les équations faites avec des mots peuvent être données à la place d' équations chimiques.
Q1.
R1.
Qu'arrive-t-il à la poudre d'oxyde de mercure(II) quand on la chauffe?
La poudre passe d'une couleur rouge orangé à une couleur noirâtre.
Q2.
R2.
Qu'observe-t-on sur les parois du tube de fusion?
Des goutelettes d'aspect métallique se sont formées sur les parois du tube de fusion.
Q3.
R3.
Quel est le nom de la substance qui s'est formée sur les parois du tube de fusion?
Mercure.
Q4.
Pourquoi est-il nécessaire d'attendre que se dégagent quelques bulles de gaz du tube en U avant de mettre le
tube collecteur de gaz en place?
Les premières bulles sont constituées d'air qui se trouve dans le tuyau et qui se dilate avec la chaleur. Un
produit gazeux provenant du chauffage de l'oxyde de mercure(II) doit d'abord repousser l'air restant dans
le système pour se dégager.
R4.
Q5.
R5.
Qu'observez-vous quand le bout incandescent de l'allumette ou de la bûchette est tenu dans l'ouverture du tube
collecteur de gaz?
L'allumette ou la bûchette s'allume d'avantage (ou s'enflamme).
Q6.
R6.
Quel est le nom du gaz que vous avez recueilli?
Dioxygène (O2(g)).
Q7.
R7.
Comment savez-vous que c'est bien ce gaz que vous avez recueilli?
L'un des tests pour savoir s'il s'agit bien de dioxygène (O2(g)) est de placer une bûchette incandescente
dans le gaz. La bûchette devrait briller plus fortement ou s'enflammer s'il s'agit bien de dioxygène (O2(g)).
Q8.
Qu'est-il arrive à l'oxyde de mercure(II)? Essayez d'écrire une équation avec des mots ou une équation chimique
pour montrer comment celà s'est passé.
La plus grande partie de la poudre d'oxyde de mercure(II) s'est décomposée, produisant du mercure et
du dioxygène. Cette décomposition est représentée par l'équation-bilan suivante:
R8.
2HgO(s) → 2Hg(l) + O2(g)
Q9.
R9.
A partir de votre réponse à la question 8, pourriez-vous dire que l'oxyde de mercure(II) est un composé, un
élément ou un mélange?
L' oxyde de mercure(II) est un corps pur composé car lorsqu'on le chauffe, il se décompose en deux
corps purs simples.
Q10. Qu'observez-vous dans le tube de fusion après son refroidissement?
R10. On a d'abord l'impression qu'il n'y a plus de poudre d'oxyde de mercure(II) mais lorsque le tube de fusion
se refroidit, on peut voir à différents endroits du tube de toutes petites quantités de poudre fine rougeorange.
Q11. Pourquoi peusez-vous l'oxyde de mercure(II) a encore changé d'apparence?
R11. Deux phénomènes peuvent expliquer l'apparition de petites quantités de poudre rouge-orange
(probablement de l'oxyde de mercure(II)) dans le tube de fusion. Premièrement, une petite quantité de
dioxygène gazeux restant dans le tube peut avoir réagi avec du mercure gazeux, formant ainsi de l'oxyde
de mercure(II) solide en refroidissant. Deuxièmement, de petites goutelettes de mercure encore chaudes
peuvent avoir réagi avec du dioxygène gazeux restant, formant ainsi de l'oxyde de mercure(II).
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ELECTROLYSE DE L'EAU
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont énumérés dans le manuel d'instruction. De l'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
La grande partie du matériel requis peut être trouvé dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre RADMASTE.
Une pile de 9V est requise. Une règle et un crayon marqueur sont nécessaires pour graduer les électrodes en
centimètres. Si l'enseignant veut que l'électrolyse se fasse rapidement, il suffit de déconnecter la DEL des
électrodes et de la pile, après l'observation de la lumière. Les électrodes devront alors être directement
connectées à la pile. Celà nécessitera des fils de connexion supplémentaires qui ne sont pas fournis dans le
kit.
3. Astuces
Une pastille d'hydroxyde de sodium est ajoutée à l'eau dans la fiole à échantillons en vue d'augmenter la conductivité
de celle-ci.
La pile de 9V est une source de différence de potentiel dans le circuit électrique. On doit expliquer à l'apprenant que la pile
ne fait pas allumer la lampe de la DEL . Si les fils conducteurs ne sont pas placées dans une solution électrolytique, la DEL
ne va pas s'allumer. Il est important de mentioner celà en vue d'éviter la mauvaise conception comme quoi la pile fera que
la DEL s'allume, qu'il y ait une solution conductrice ou pas.
Si la DEL ne s'allume pas au premier essai, vérifier si les connexions à la pile sont bien faites.
Les extémités des électrodes dans l'eau ne doivent pas se toucher, sinon le circuit va être fermé et la DEL va s'allumer
intensément, bien que l'électrolyse n'aura pas lieu. Celà peut être déroutant pour l'apprenant.
Quand l'indicateur de courant est déconnecté, la production continue de petites bulles de gaz aux électrodes indique qu'un
courant est toujours entrain de circuler dans l'eau. S'il n'y a pas de bulles,vérifiez si les connections à la pile et les électrodes
sont bien placées.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive. Si une base quelconque est mise en contact avec la peau, rincer
soigneusement avec de l'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un
acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser
l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste
si possible.
Ne jamais permettre que les apprenants jouent avec les allumettes. Traiter les brûlures avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander une assistance médicale quand celà est jugée nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur cahier de laboratoire,
et puis les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les apprenants ne
notent pas les questions dans leur cahier de laboratoire, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent seulement être répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quel effet y-a-t-il sur l' indicateur de courant quand la pile est connecté aux électrodes ?
La DEL dans l'indicateur de courant s'allume.
Q2.
R2.
Quelle est la raison de votre observation à la question 1?
La DEL s'allume parcequ'il y a un courant électrique à travers le circuit.
Q3.
R3.
Qu'observe-t-on aux différentes électrodes ?
Electrode 1:
Des bulles de gaz sont produites à la surface de l'électrode.
Electrode 2:
Du gaz est aussi produit à la surface de cette électrode mais moins que à l'électrode 1.
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Q4.
R4.
Lorsque l'électrode 1 est remplie de substance A, quelle quantité de substance B y-a-t-il dans l'électrode 2?
L'électrode 2 est approximativement à moitié pleine de substance B quand l'électrode 1 est pleine de
substance A.
Q5.
R5.
Que se passe-t-il quand la substance A est exposé à la flamme ?
Quand la substance A est mise en contact avec une flamme, il se produit un petit bruit pendant que le gaz
est brûlé.
Q6.
R6.
Quel nom donne-t-on à la substance A ?
Cette explosion est caractéristique du dihydrogène gazeux (H2(g)). Ainsi la substance A est du
dihydrogène (H2(g)).
Q7.
R7.
Quel nom donne-t-on à la substance B ?
Si la substance A est du dihydrogène gazeux (H2(g)), c'est dire que l'eau (H2O(l)) s'est décomposée. La
substance B est probablement du dioxygène (O2(g)).
Q8.
R8.
Quelle expérience pourrait-on faire pour prouver que la substance B est bien ce que l'on croit?
Le dioxygène gazeux (O2(g)) peut être recueilli jusqu'à ce que l'électrode 2 est remplie. Une flamme peut
être tenue près de la sortie de l'électrode. En pressant l'électrode, le gaz qu'elle contient est expulsé vers
la flamme, qui devrait être plus intense quand elle entre en contact avec le dioxygène gazeux (O2(g)).
Q9.
R9.
Pourquoi le volume de la substance A produit est-il supérieur au volume de la substance B ?
Chaque molécule d'eau (H2O) est composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène qui
sont chimiquement liés. Ainsi, quand l'eau (H2O) se décompose, deux fois plus de molécules de
dihydrogène (H2) que de molécules de dioxygène (O2) sont formées. Celà signifie que le volume de
dihydrogène devrait être le double de celui du dioxygène.
Q10. Ecrivez en résumé ce qui se passe quand l'eau est électrolysée.
R10. Quand un courant électrique passe à travers de l'eau de robinet, celle-ci se décompose en dihydrogène
gazeux (H2(g)) et en dioxygène gazeux (O2(g)).
Q11. D'après la question 10, peut-on dire si l'eau de robinet est un composé, un élément ou un mélange? Expliquer
votre réponse.
R11. L'eau est un composé puisque quand on y fait circuler un courant électrique elle se décompose en ses
deux éléments. Les proportions dans lesquelles ces deux éléments sont associés, l'hydrogène et
l'oxygène, sont en accord avec la formule H2O de l'eau.
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L'ELECTROLYSE D'UNE SOLUTION DE CHLORURE DE CUIVRE(II)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est requise.
2. Matériel
La majeure partie du matériel requis peut être trouvée dans les Kits de Base ou Avancé de Microchimie du
RADMASTE. L'apprenant aura aussi besoin d'une pile de 9V, d'une longueur feuille en aluminium pour
fabriquer les connections, un crayon ordinaire ("plomb") ou deux tiges de graphite, et un peu de plasticine.
Des attache-touts avec gaine en plastique sont optionnels et servent à maintenir les feuilles de connection
aux extrémités de chaque électrode. Si des fils de connection avec des fiche-crocodiles sont disponibles,
celles-ci peuvent être utilisées à la place des feuilles d'aluminium pour connecter les électrodes aux bornes
de la pile.
Cette expérience utilise les grands godets du comboplate® pour remplacer les béchers utilisés dans la méthode
conventionnelle d'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de cuivre(II). Cependant, la solution de chlorure de
cuivre(II) peut également être électrolysée dans la petite fiole à échantillons incluse dans le Kit. Les utilisateurs du Kit
de Base de Microchimie peuvent nettoyer et utiliser la fiole à échantillons qui fait partie des composantes du
microbrûleur dans le Kit. Les utilisateurs du Kit Avancé de Microchimie auront déjà une petite fiole à échantillons dans
leur Kit, et n'auront donc pas besoin d'utiliser la fiole qui fait partie du microbrûleur. La méthode utilisant la fiole à
échantillons demande plus de quantité de solution de chlorure de cuivre(II), mais les produits de l'électrolyse sont plus
faciles à observer. Un diagramme de cette méthode alternative est illustré ci-dessous.
fiche-crocodiles
fil connectant une électrode
de carbone à la borne
positive de la pile
fiche-crocodiles
plasticine pour fixer
l’électrode dans la solution
électrodes de carbone
(ne se touchent pas)
9V
pile rattaché au
comboplate® avec de
la plasticine
petite fiole à
échantillons contenant
une solution de
CuCl2(aq) 1 M
fil connectant une électrode
de carbone á la borne
négative de la pile
grand godet du comboplate®
3. Astuces
La pile de 9 V est lourde comparée aux autres matériels utilisés dans cette expérience. Elle a tendance à écarter
les connexions des électrodes de carbone quand elle est déplacée ou quand elle s'incline. Pour prévenir celà, il
est suggéré que la pile soit ancrée dans une position adéquate du comboplate® avec un peu de plasticine. Cette
position peut être modifiée lors de l'expérience pour assurer que les feuilles d'aluminium servant de connecteurs
atteignent les bornes de la pile.
La feuille d'aluminium est un matériel non coûteux qui peut être utilisé pour fabriquer les connexions du circuit. Il est
suggéré dans le mode opératoire qu'une longueur de la feuille d'aluminium d'environ 3 cm de largeur et 15 cm de longueur
soit utilisée. La feuille doit être pliée en trois ou quatre fois le long de la largeur de 3 cm de sorte que la connexion soit
assez épaisse pour maintenir le contact électrique sans se déchirer.
L'une des extémités de chaque feuille d'aluminium doit être connectée à une borne de la pile. Quelquefois, il suffit de
forcer les extrémités des connexions sur les bornes de la pile. Cependant, il a été souvent remarqué que les connexions
ne font pas un bon contact avec les bornes de la pile et il est dès lors recommandé que de la plasticine soit utilisée pour
maintenir les extrémités des connexions en place. Les connexions peuvent également se détacher des électrodes de
carbone pendant l'expérience. Pour prévenir celà, un attache-tout avec une gaine en plastique peut être soigneusemnent
fixé à la feuille d'aluminium, là où celle-ci fait contact avec l'électrode de carbone. Si l'apprenant trouve que l'électrolyse n'a
pas lieu, ou que le dégagement de bulles cesse subitement, il doit toujours vérifier les connexions à la pile et aux électrodes
pour résoudre le problème.
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L'usage des fiche-crocodiles sur les fils de connexion aux deux extrémités est également conseillé pour maintenir un bon
contact électrique entre les électrodes et la pile. L'usage de tels fils permet aussi à l'apprenant de déterminer quelle
électrode est connectée à la borne positive de la pile, et laquelle est reliée à la borne negative. Celà est indispensable pour
que l'apprenant puisse déterminer si une électrode est la cathode ou l'anode, et pour déterminer les produits formés aux
différentes électrodes. Les fiche-crocodiles devraient être aussi petites que possible pour que les électrodes puissent
entrer dans la solution. Les utilisateurs du Kit Avancé peuvent faire usage la DEL puisqu'elle a des connexions avec des
fiche-crocodiles. Il y aussi le fait que la lampe s'allume quand un courant passe à travers la solution. Cependant, la DEL a
une forte résistance interne, et l'électrolyse a lieu à une vitesse plus réduite quand le DEL fait partie du circuit. Il est dès
lors préférable de connecter les électrodes directement à la pile.
Les crayons en "plomb" ou en graphite peuvent donner jusqu'à quatre électrodes de carbone si le crayon est soigneusement
coupé pour dégager la longue tige centrale utilisée pour écrire. Il est important de trouver des crayons qui sont relativement
neufs ou qui ne sont jamais tombés, autrement la tige de graphite pourrait être cassée à divers endroits à l'intérieur de la
gaine en bois. Une alternative à l'ouverture d'un crayon serait que l'apprenant utilise les mines de rechange de crayons qui
ont le système de propulsion de la mine qui sont disponibles dans les magasins de matériel de bureau. Les mines de
rechange devraient être approximativement de 2 mm de diamètre afin qu'elles ne se cassent pas facilement. Cette option
est plus chère que l'utilisation de la mine d'un crayon ordinaire. Les électrodes devraient être approximativement de 5 cm
de long pour faciliter la manipulation.
Les électrodes ne devraient pas se toucher pendant l'expérience, puisque celà causerait un circuit électrique fermé qui
exclurait la solution de chlorure de cuivre(II). Si les fiche-crocodiles sont utilisées, elles sont souvent plus lourdes que les
électrodes, entraînent celle-ci dans la solution, et souvent elles font que les électrodes se touchent. Les apprenants
devraient être conseillés de bouger les connexions de sorte que les fiche-crocodiles ne tirent plus sur les électrodes. Les
godets ne devraient pas être fermés comme ça se passe quelquefois avec la méthode conventionnelle de l'électrolyse du
chlorure de cuivre(II). Celà parce que le manuel d'instructions permet de tester l'effet décolorant du dichlore. Si le godet est
fermé, le dichlore gazeux ne peut s'échapper du godet et le papier indicateur ne serait pas décoloré.
L'électrolyse commence aussitôt que les électrodes sont connectées à la pile. La production de dichlore gazeux à l'anode
est immédiate, comme démontré par la production abondante de bulles de gaz tout autour de l'électrode dans la solution.
L'odeur piquante du gaz devient évidente après environ une ou deux minutes du début de l'électrolyse. L'effet décolorant
du dichlore sur le papier indicateur humidifié peut être observé assez rapidement.
La détection du cuivre métallique à la cathode peut être quelquefois rendue difficile par la forte couleur bleue de la solution
de chlorure de cuivre(II). Les étudiants pourraient être encouragés de soulever le comboplate® pour voir le solide rougebrunâtre qui s'est déposé à l'électrode. Après approximativement 5 à 10 minutes, il devrait y avoir suffisamment de cuivre
à la cathode, permettant ainsi de mettre fin à l'électrolyse. L'apparence du dépôt de cuivre varie de grains éparpillés à
l'électrode, à une fine couche du métal, qui fait un dépôt sur la partie de l'électrode ayant a été en contact avec la solution.
La couleur est rouge-brunâtre dans tous les cas, ce qui rend facile l'identification du métal.
Un peu plus tôt au cours de l'expérience, il est demandé aux étudiants d'identifier l'électrode connectée à la borne positive
de la pile (Question 3), et celle connectée à la borne négative (Question 4). Les Questions 10, 12, 13, 15 et 16 ont pour
objet d'aider les étudiants à comprendre que les électrodes ont des noms spéciaux ayant rapport avec les ions en solution
qui migrent vers eux lors de l'électrolyse. Les étudiants de classes inférieures ne sont pas sensés répondre aux questions
relatives aux réactions d'oxydo-réduction.
C'est une bonne idée de permettre aux étudiants de continuer leur expérience d'électrolyse pour une période plus longue.
Ils pourraient peut être laisser le comboplates® pour la nuit dans leur salle de classe, ou pour quelques heures jusqu'à la fin
des leçons. Les étudiants pourront alors voir un changement dans l'apparence de la solution de chlorure de cuivre(II). Elle
est habituellement d'un bleu pâle comparée à la solution inutilisée qui est restée dans la bouteille. Le depôt de cuivre à la
cathode est important. Des grains de cuivre se détachent de l'électrode et s'amassent au fond du godet.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le dichlore gazeux est un gaz toxique et piquant. Les fumées devraient être inhalées directement. L'expérience
devrait être de préférence être exécutée dans une salle ventilée.
Le chlorure de cuivre(II) est toxique quand il est ingéré. Laver soigneusement les mains à la fin de l'expérience.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent seulement être répondues par les apprenants dans les classes
supérieures.
Q1.
R1.
Que remarquez-vous dès que la pile est connectée aux électrodes?
Une forte production de bulles de gaz a lieu à l'une des électrodes.
Q2.
R2.
Decrivez l'odeur provenant du godet.
L'odeur qui émane du godet sent comme le dichlore. (Les étudiants peuvent mentioner des produits qui
leur sont familiers comme le décolorant, ou l'odeur associé à l'eau de la piscine.)
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q3.
R3.
Q4.
R4.
Q5.
R5.
Q6.
R6.
Que se passe-t-il à la partie du papier litmus tenue près de l'électrode à laquelle il y a un dégagement de bulles
de gaz? Est-ce que cette électrode est connectée à la borne positive ou négative de la pile?
Le papier indicateur est décoloré (i.e perd sa couleur et a une apparence blanche.)
L'électrode à laquelle le dégagement de bulles de gaz a lieu est connectée à la borne positive de la pile.
Décrivez le changement d'apparence de l'autre électrode (i.e l'électrode où il n'y a pas eu de dégagement de
bulles). Est-ce l'électrode connectée à la borne positive ou négative de la pile?
Un solide rouge-brunâtre commence à se déposer à l'autre électrode. (Les étudiants pourraient ne pas
détecter la couleur du solide assez tôt au cours de l'expérience car la couleur bleue de la solution de
chlorure de cuivre(II) cache quelquefois la couleur rouge-brunâtre du dépôt de cuivre.)
Cette électrode est connectée à la borne négative de la pile.
Qu'est-il arrivé à l'électrode après que l'électrolyse de la solution de chlorure de cuivre(II) ait continué pour 5 à 10
minutes supplémentaires?
Plus de solide rouge-brunâtre s'est déposé à l'électrode.
Que se passait-il à l'électrode où vous avez observé des bulles? Utiliser les réponses aux Questions 2 et 3 pour
supporter votre explication.
Des bulles de dichlore gazeux se sont formées à l'électrode connectée à la borne positive de la pile. Celà
est démontré par l'odeur du dichlore provenant de la fiole à échantillon, ainsi que l'effet décolorant du
dichlore sur le papier indicateur.
Q7.
R7.
Que se passait-t-il à l'électrode où il n' y avait pas de bulles?
Le cuivre métallique s'est formé à l'électrode où il n y a pas eu de dégagement gazeux. Celà a été
constaté au moment où le solide rouge-brunâtre se déposait à l'électrode.
Q8.
Decrivez l'apparence de la solution de chlorure de cuivre avant l'électrolyse. Est-ce que les produits formés à
chacune des électrodes ont les mêmes propriétés que la solution originale? Expliquer votre réponse en vous
référant aux observations faites pendant l'expérience.
Le chlorure de cuivre(II) est une solution bleue avant le début de l'expérience. Le produit formé à chaque
électrode n'a pas les mêmes propriétés comme la solution bleue. Le dichlore est un gaz, observé sous
forme de bulles pendant l'électrolyse. Le cuivre métallique est un solide, qui est sous forme de grains
rouge-brunâtres à l'une des électrodes pendant et après l'électrolyse.
R8.
Q9.
R9.
A partir de votre réponse à la Question 8, décrivez l'effet d'un courant électrique sur une solution de chlorure de
cuivre(II).
Un courant électrique fait que la solution de chlorure de cuivre(II) se décompose (ou "se casse") en
cuivre métallique et en dichlore gazeux. (Ceci est un exemple d'un produit qui se décompose en ses
éléments par électrolyse.)
Q10. Les tiges de carbone ou électrodes sont nécessaires pour transporter le courant vers et de la solution de chlorure
de cuivre(II). Chaque électrode porte un nom spécial. L'électrode connectée à la borne positive de la pile est
appelée l'anode, tandis que l'électrode connectée à la borne négative de la pile est appelée la cathode.
i.
A quelle électrode le dichlore s'est-il formé? (Voir votre réponse à la Question 3)
ii.
A quelle électrode le cuivre métallique s'est-il déposé? (Voir votre réponse à la Question 4)
R10. i.
Du dichlore gazeux s'est formé à l'anode.
ii.
Du cuivre métallique s'est déposé à la cathode.
Q11. Un courant électrique peut circuler si seulement la solution contient des particules chargées capables de se
déplacer au sein de la solution. Ecrivez la formule des particules chargées qui sont dans une solution de chlorure
de cuivre(II). Donnez le nom des particules chargées.
R11. Cu2+(aq) et Cl-(aq). Les particules chargées ou ions sont les ions aqueux de cuivre(II) et les ions chlorure.
Il y a deux ions Cl-(aq) pour chaque ion Cu2+(aq), ainsi la solution est neutre.
Q12. Souvenez-vous de ce que vous avez observé à l'anode. Quelles sont les particules chargées dans la solution de
chlorure de cuivre(II) qui ont migré vers l'anode?
R12. Des bulles de dichlore gazeux sont observées à l'anode. Celà signifie que les ions chlorure en solution
se déplacent vers l'anode.
Q13. Quelles sont les particules chargées qui ont migré vers la cathode? Expliquer en vous référaint au produit que
vous avez observé à cette électrode.
R13. Les ions de cuivre(II) se déplacent vers la cathode car c'est l'électrode où le cuivre métallique s'est
déposé.
Q14. Ecrire une équation balancée qui montre la réaction ayant lieu dans le godet pendant l'électrolyse. Quel type de
réaction est-ce? Expliquer votre réponse en vous référant à l'observation faite à chaque électrode.
R14. La réaction qui a lieu pendant l'électrolyse peut être representée par:
CuCl2(aq) → Cl2(g) + Cu(s).
Ceci est une réaction d'oxydo-réduction. La charge de l'ion chlorure dans CuCl2(aq) est -1. La charge des
atomes de chlore dans Cl2(g) est 0. Les ions de chlorure ont ainsi perdu des électrons et ont été oxydés
en atomes de chlore. La charge de l'ion de cuivre dans CuCl2(aq) est +2. La charge de l'atome de cuivre
dans Cu(s) est 0. Les ions de cuivre ont donc gagné des électrons et ont été réduits en atomes de cuivre.
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Q15. Quel type de demi-réaction a lieu à l'anode? Ecrivez une équation pour cette demi-reaction. (Voir votre réponse à
Q10i et à Q15)
R15. L'oxydation a lieu à l'anode car les ions chlorure ont perdu des électrons à cette électrode et ont été
oxydés en atomes de chlore. La demi-réaction de l'oxydation qui a lieu à l'anode est:
2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2eQ16. Quelle sorte de demi-réaction a lieu à la cathode? Ecrivez une équation pour cette demi-réaction. (Voir votre
réponse à Q10ii et à Q15)
R16. La réduction a lieu à la cathode où les ions de cuivre(II) gagnent des électrons et sont réduits en atomes
de cuivre. La demi-réaction de la réduction à la cathode est: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)
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TECHNIQUES DE SEPARATION - CHROMATOGRAPHIE SUR PAPIER
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est requise dans
la Partie 2.
2. Matériel
La majeure partie de l'équipement nécessaire peut être trouvée dans les Kits de Base ou Avancé de
Microchimie du Centre RADMASTE. Un stylo feutre noir à encre indélébile et une règle sont également
nécessaires.
3. Astuces
Le stylo à encre indélébile devrait avoir de préférence un bout fin de telle manière que le point d'encre soit
petit. Si le point est très large, l'encre migrera sur les côtés pendant la séparation. Si un stylo à bout large est
utilisé, il doit être pressé légèrement sur le papier pour que le point d'encre soit aussi petit que possible. Le
solvant ne devrait pas mouiller les parois de la fiole à échantillons, car celà affecterait la séparation.
Quand le papier filtre est placé dans la fiole à échantillons, le point d'encre sur le papier doit être tout le temps placé audessus du niveau du solvant dans la fiole. Quand le point d'encre est immergé dans le solvant, tous les constituants de
cette encre qui sont solubles dans le solvant seront entrâinés par celui-ci. Quand le solvant monte tout le long du papier
filtre, on ne voit pas la séparation.
Le papier filtre devrait être aussi droit que possible dans la fiole, sinon le solvant montera le long du papier filtre de
manière désordonnée et l'encre migrera vers les côtés du papier.
L'encre noire est constituée de différentes couleurs. Les fabricants utilisent des combinaisons variées de ces couleurs
pour produire l'encre noire qu'ils mettent sur le marché. Ainsi, dépendamment de la marque du stylo utilisé, une variété
de couleurs pourra être observée. Le bleu et le rouge sont particulièrement courants. L'encre utilisée pour l'expérience
dont les réponses modèles sont compilées dans le manuel contient aussi une couleur verte.
Dans la Partie 2, l'encre indélébile ne va pas se séparer en ses différentes couleurs quand l'eau est utilisée comme
solvant mais plutôt une tache pourrait se former autour du point d'application de l'encre sur le papier filtre.
Ce serait une bonne idée de se procurer un stylo marqueur qui n'est pas indélébile avec lequel on répéterait la Partie 2
de l'expérience. De cette manière, on peut montrer que les constituants de cette encre sont solubles dans l'eau, et
peuvent être séparés en utilisant de l'eau comme solvant.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
Le méthanol est un poison! S'il y a contact avec la peau ou les yeux, rincez la zone affectée avec beucoup
d'eau. Le méthanol est extrêmement inflammable et doit être stocké dans un endroit frais, loin de sources de
flamme. Les contenants de méthanol devraient être gardés fermés tout le temps, car les vapeurs produites par
ce solvant peuvent causer des maux de tête et des vertiges après une inhalation prolongeée ou répétée. Au cas
où des difficultés de respirer se manifesteraient chez les étudiants, ils doivent être évacués vers un endroit
ayant beaucoup d'air frais.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
PARTIE 1:
L'encre d'un stylo feutre noir indélébile est-t-elle un mélange ou un corps pur?
Q1.
R1.
Que se passe-t-il avec le papier filtre au moment où il est introduit dans le méthanol dans la fiole à échantillons?
Le papier filtre se mouille car le solvant (méthanol) monte rapidement par capilarité le long de la bande
de papier.
Q2.
R2.
Au bout de 2 minutes, le point d'encre noire sur le papier-filtre est-il toujours à 5mm du bord?
Non, le point d'encre a commencé à monter le long du papier filtre.
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Q3.
R3.
Qu'observez-vous sur le papier filtre après 10 à 15 minutes ?
Le point d'encre noire se sépare en trois constituants colorés. Il y a une traînée de couleur bleue le long
de la majeure partie du papier filtre, suivie d'une bande rouge. Une bande verte peut être observée au
sommet du papier filtre.
(NOTE: La couleur noire est faite de différentes couleurs. Dépendamment du fabricant du stylo utilisé,
des couleurs variés peuvent être observées. Le bleu et le rouge sont particulièrement courants.)
Q4.
R4.
Est-ce que l'encre est un mélange ou une substance pure?
L'encre noire est un mélange de trois consituants différents: un bleu, un rouge et un vert.
Q5.
R5.
Donner une justification de votre réponse à la question 4.
Si l'encre avait été une substance pure, alors au bout de 10 minutes, on n'aurait discerné qu'un seul
constituant. Puisque trois constituants sont apparus, c'est que l'encre est plutôt un mélange .
Q6.
R6.
Quel constituant de l'encre noire est le plus soluble dans le méthanol? Expliquez votre réponse.
C'est le constituant vert, puisqu'il a migré plus haut que le bleu et le rouge sur le papier filtre.
Q7.
R7.
Quel constituant de l'encre noire est le moins soluble dans le méthanol? Justifiez votre réponse.
Le constituant bleu, puisque il a migré moins que les constituants rouge et vert sur le papier filtre.
Q8.
R8.
L'encre noire est-il un mélange homogène ou hétérogène? Expliquer votre réponse.
L'encre noire est un mélange homogène. On ne peut pas différencier les constituants de l'encre en
regardant le mélange à l'oeil nu.
PARTIE 2:
L'eau peut-elle être utilisée comme solvant pour séparer par chromatographie sur
papier les deux constituants d'une encre noire indélébile?
Q1.
R1.
Au bout de 2 minutes, le point d'encre noire est-t-il toujours à 5mm du bord de la bande de papier filtre?
Oui.
Q2.
R2.
Qu'arrive-t-il au point d'encre noire au bout de 10 minutes ?
Le point noir ne change pas de position. (Le point peut développer une traînée de couleurs autour de lui).
Q3.
R3.
Le point noir est-il séparé en ses constituants comme dans la partie 1 (avec du méthanol comme solvant)?
Non.
Q4.
R4.
Est-ce que l'eau peut être utilisée pour séparer les constituants de l'encre noire?
Non.
Q5.
R5.
Donnez une raison pour votre réponse à la question 4.
Les forces d'attraction entre les molécules du solvant (eau) et les molécules des constituants de l'encre
noire sont faibles. Ainsi les constituants de l'encre n'ont pas migré le long du papier filtré.
Q6.
R6.
Pourquoi cette encre noire est-t-elle décrite comme "indélébile" ?
Elle est insoluble dans l'eau. Ainsi quand elle est utilisée pour imprimer des vêtements ou d'autres
matériaux, le noir n'est pas délavé/extrait durant le processus.
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SEPARATION DE DEUX COLORANTS PAR CHROMATOGRAPHIE SUR COLONNE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. Le mélange de colorants peut être
préparé en utilisant des colorants d'aliments vert et jaune, ainsi que de l'eau. Les colorants d'aliments peuvent
être obtenus des supermarchés. Le rapport du colorant vert au colorant jaune et à l'eau est 1:1:2. On aura
besoin d'eau de robinet. De grands volumes ne sont pas nécessaires puisque juste quelques gouttes de
produits sont utilisées dans cette expérience.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie Un
micro-entonnoir peut être utilisé pour transférer le mélange de gel de silice et de solvent dans la seringue en
vue d'éviter des pertes.
3. Astuces
Préparer le mélange au butanol dans un grand récipient pour toute la classe. Rassurez-vous toujours que le
mélange est bien fait avant de l'utiliser. Celà peut être fait assez facilement en agitant le mélange.
La laine de coton peut être introduite à l'intérieur et à l'extérieur de la seringue à l'aide d'un attache-tout déplié.
Le sable a tendance à adhérer aux parois de la seringue et il peut être expulsé en utilisant le mélange au butanol. Le gel
de silice et le butanol ne forment pas de solution et les récipients dans lesquels ils ont été mélangés peuvent être lavés
avec le mélange au butanol. Il est aussi important d'agiter le mélange dans la fiole à échantillons avant de l'introduire
dans la seringue. Un micro-entonnoir peut être utilisé pour ajouter le mélange de gel de silice dans la seringue.
Après avoir ajouté une goutte du mélange, remplir la seringue avec le mélange au butanol et garder celà ainsi pendant
toute la durée de l'expérience. Cà aide aussi à accélérer le mouvement des constituants des colorants à travers la
colonne de gel de silice.
Seule une goutte de mélange de colorants est suffisante pour montrer les différents constituants des couleurs.
Cependant, en vue de pouvoir recueillir les fractions colorées une à une, 4 gouttes peuvent être utilisées au lieu d'une.
Celles-ci peuvent être recuillies dans des fioles à échantillons, ou dans différents godets du comboplate®. Cette
procédure, tel que mentioné dans le manuel, dure plus longtemps.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
Le mélange au butanol a une odeur qui peut causer des légers maux de tête, s'il est inhalé continuellement. Il
devrait être toujours gardé dans un récipient fermé. Travaillez dans un endroit bien aéré.
Le mélange au butanol sort facilement du bout de la seringue. Rassurez-vous toujours que le bout de la
seringue est positionnée au dessus d'un grand godet propre, de sorte que le mélange de butanol peut être
récupéré et réutilisé. Le niveau de butanol devrait se trouver pendant tout le temps légèrement au dessus de la
phase solide (i.e. sable) du sommet de la colonne.
L'éthanol et le butanol sont des poisons! Au cas où ils entreraient en contact avec la peau ou les yeux, laver la
zone affectée avec une bonne quantité d'eau. Les deux alcools sont extrêmement inflammables et devraient
être stockés dans un endroit frais, loin de toute source d'incendie. Leurs récipients devraient être fermés tout
le temps, car les vapeurs produites par ces produits peuvent causer des maux de tête et des vertiges après une
inhalation de longue durée ou répétée. Si des étudiants révèlent des difficultés de respiration, ils doivent être
transférés dans endroit bien fourni en air frais.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quel est le rôle du sable dans la colonne?
Au fond de la colonne, le sable améliore le drainage de tout le système. Au sommet, il protège la colonne
de gel de silice des perturbations éventuelles.
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Q2.
R2.
De quelle couleur est le mélange de colorants ?
Le mélange de colorants est d'un vert foncé.
Q3.
R3.
Quelles couleurs de substances peut-on voir sur le gel de silice?
Bleu, vert clair et jaune. La couleur vert clair est une combinaison du bleu et du jaune.
Q4.
R4.
Pourquoi les différents colorants d'aliments se déplacent-t-ils à des vitesses différentes dans la colonne?
Les molécules de colorants sont attirées par la surface du gel de silice et également par les molécules du
mélange de solvants. Pour des colorants différents, la résultante des forces est également différente. Les
molécules de colorants qui possède une attraction relativement plus forte pour les molécules de solvent
passent la majeure partie du temps avec ces dernières i.e. dans le mélange de butanol. C'est dire qu'elles
se déplacent plus rapidement le long de la colonne avec le solvent.
Q5.
R5.
Suggérer la raison pour laquelle le mélange de colorants ne peut pas être séparé en utilisant la filtration.
La filtration peut être utilisée pour séparer des mélanges hétérogènes. Le colorant est un mélange
homogène.
Q6.
Suggérer une autre méthode que l'on peut utiliser pour séparer le mélange de colorants. Expliquer la base de
cette méthode de séparation.
Le mélange de colorants peut être séparé en utilisant du papier de chromatographie. Le principe est
presque le même que pour la chromatograpie sur colonne. Du papier approprié est utilisé avec une
goutte du mélange de colorant placée près de l'extrémité de ce papier. Cette extrémité du papier est alors
immergée dans un solvent adéquat, qui va migrer vers le haut, le long du papier, en entraînant avec lui
les différents constituants du colorant à des vitesses différentes.
R6.
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COMPOSES, ELEMENTS, SUBSTANCES PURES ET MELANGES MODELISATION DES ATOMES ET DES MOLECULES
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Les produits chimiques ne sont pas requis pour cette expérience.
2. Matériel
Pour cette expérience, deux balles faites de plasticine ou de pâte à modeler, différentes et colorées, sont fournies
dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre RADMASTE.
3. Astuces
Ce travail pratique est conçu pour aider à éliminer l'une des mauvaises conceptions les plus communes vis à vis
des notions de composé, élément, et mélange. Il devrait être mieux effectué par des étudiants travaillant en
groupes et capables de discuter ensemble les questions (référez-vous aux diagrammes fournis en vue de simplifier
l'expérience). Après qu'un concensus général aura été atteint au sein du groupe, une autre session pourrait avoir
lieu pendant laquelle divers groupes présenteraient certaines de leurs réponses et les raisons d'avoir opté pour
ces mêmes réponses. De ce fait, les mauvaises conceptions trouvées chez les divers groupes pourraient être
identifiées et corrigées.
Noter que les figures 1 à 7 fournies, illustrent des substances liquides; i.e. les substances A et B (figures 1 à 4) sont des
éléments à l'état liquide, la substance C (figure 5) est un mélange hétérogène de deux différents liquides, la substance D
(figure 6) est un mélange homogène de deux différents liquides et la substance E (figure 7) est un composé liquide.
Bien que la substance D (figure 6) montre que le mélange homogène consiste en molécules de deux différentes sortes
d'éléments, on devrait expliquer aux étudiants que les mélanges d'élément/composé sont aussi des mélanges. Par
exemple, le diagramme ci-dessous illustre un mélange homogène de deux liquides différents, l'un étant un élément (eg.
dibrome) et l'autre un composé (eg. tétrachlorure de carbone).
Insister auprès de vos étudiants pour qu'ils ne mélangent pas les différentes couleurs de plasticine, autrement ils ne seront
plus capables de les utiliser.
4. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
ACTIVITE 1
La substance A est-elle un composé, mélange homogène ou hétérogène, ou un élément? Donner une
raison.(Voir Figure 1).
La substance A est un élément, car il est fait d'un seul type d'atomes. A ce niveau, le modèle montre des
atomes individuels (séparés). Les seuls éléments qui existent sous cette forme sont les gaz nobles.
Q2.
R2.
Quel critère, au niveau microscopique, est utilisé pour décider si une substance X est une substance pure?
Une substance pure est celle qui est faite d'un seul type d'atomes ou de molécules. Il est dès lors
possible pour une substance pure d'être un composé (composé de deux ou plusieurs types d'atomes
chimiquement liés entre eux ) ou un élément (composé d'atomes individuels de même type ou de deux
ou plusieurs types d'atomes de même type chimiquement liés entre eux). Des exemples de formules de
substances pures sont:
Ne (Elément) , O2 (Elément) , CO2 (Composé).
Q3.
R3.
En utilisant le critère de la Question 2 ci-dessus, peut-on dire que la substance A est une substance pure?
Oui. La substance A est une substance pure car elle est composée d'un seul type d'atomes.
Q4.
R4.
Quel est le nom donné à l'ensemble des deux atomes de la substance A (Voir Figure 2)?
Molécule diatomique.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q5.
R5.
La substance A est-elle maintenant un composé, un mélange hétérogène, ou un élément? Expliquer votre
réponse.
Bien que la substance A est maintenant un composé de molécules diatomiques, c'est toujours un
élément puisque il composé d'atomes de même type qui sont chimiquement liés.
R1.
ACTIVITE 2
La substance B est-t-elle un composé, un mélange homogène ou hétérogène, ou un élément? Donner une
raison pour votre réponse (Voir Figure 4).
La substance B est un élement puisqu'elle est faite seulement d'un type d'atome.
Q2.
R2.
Quel est le nom donné à la combinaison de deux atomes de la substance B ?
Molécule diatomique.
Q3.
R3.
La substance C est-elle un composé, un mélange homogène ou hétérogène, ou un élément? Donner une raison.
La substance C est un mélange hétérogène car elle n'est pas uniforme dans sa nature. Pour celà, deux
phases différenciées seraient observées à l'échelle macroscopique.
Q4.
R4.
Si les deux ensembles d'atomes pairés dans la substance C devaient être séparés, est-ce que celà
représenterait un changement physique ou chimique ? Donner la raison de votre réponse.
Ce changement serait physique, puisqu'il n'y a pas de liaisons chimiques qui auraient changé. De plus
faibles forces intermoléculaires devraient être éliminées pour séparer les deux types de molécules l'un
de l'autre.
Q5.
R5.
Quel est le nom donné au phénomène de la Question 4 ?
Séparation.
Q6.
R6.
La substance D est-elle un composé, un mélange homogène ou hétérogène, ou élément? Donner une raison.
La substance D est un mélange homogène puisqu'elle est approximativement uniforme. Bien qu'il y ait
deux types différents de molécules, ceux-ci sont entremêlés; on ne verra donc pas deux constituants
différents à l'échelle macroscopique.
Q7.
Si les deux ensembles d'atomes pairés dans la substance D devaient être séparés, est-ce que celà
représenterait un changement physique ou chimique? Donner une raison à votre réponse.
Ce changement serait également physique, puisqu'il n'est pas nécessaire de briser des liaisons
chimiques pour pouvoir séparer les deux différents types de molécules.
Q1.
R7.
Q8.
R8.
Quel est le nom donné au phénomène de la Question 7?
Séparation.
Q9.
Proposer une méthode pour appliquer le phénomène mentioné dans la Question 8 ci-dessus avec des
substances réelles.
L'exemple d'un mélange homogène pourrait être celui de l'éthanol et de l'eau. Ces deux substances
pourraient être séparées par distillation, où l'alcohol serait d'abord distillé du mélange.
R9.
Q1.
R1.
ACTIVITE 3
La substance E est-elle un composé, un mélange homogène ou hétérogène, ou un élément? Donner une raison
pour votre réponse (Voir Figure 7).
La substance E est un composé, puisqu'elle est faite de molécules qui possèdent deux types différents
d'atomes chimiquement liés entre eux.
Q2.
R2.
Comment est-ce que la substance E diffère-t-elle de la substance D?
La substance E est un composé, tandis que la substance D est un mélange homogène. Ainsi, des liaisons
chimiques ont été brisées et d'autres formées pour donner la substance E à partir des substances A et B.
Celà n'était pas le cas quand la substance D était formée à partir des substances A et B.
Q3.
R3.
Si les atomes de la substance E devraient être réarrangés en atomes pairés comme dans la substance D, est-ce
que celà représenterait un changement physique ou chimique? Donner une raison pour votre réponse.
Ce changement serait chimique puisque des liaisons chimiques devraient être brisées et de nouvelles
liaisons formées, pour que la substance E puisse être transformée en substance D (un mélange de
substances A et B).
Q4.
R4.
Quel est le nom du phénomène de la Question 3 ?
Décomposition.
Q5.
Comment est-ce que l'énergie requise pour changer la substance E en substance D est -t-elle comparable à
l'énergie requise pour changer la substance D en substance C ?
Les liaisons chimiques (forces intramoléculaires) sont plus fortes que les forces intermoléculaires et
pour celà, plus d'énergie est requise pour briser les premières. Pour cette raison, l'énergie requise pour
changer la substance D en substance C, est moindre que celle requise pour changer la substance E en
substance D.
R5.
Q6.
R6.
Proposer une méthode pour exécuter le changement mentioné dans la Question 4.
L'éléctrolyse (décomposition d'un produit à l'aide d'un courant électrique) pourait être utilisée. Par
exemple, l'eau (H2O) peut être décomposée en dihydrogène (H2) et en dioxygène (O2). Le chauffage
pourrait être également utilisé, comme dans le cas où l'oxyde de mercure(II), (HgO), est décomposé en
mercure (Hg) et en dioxygène (O2).
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EST-CE QUE LES SUBSTANCES DISSOUTES PEUVENT SE REPANDRE?
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie. On aura
besoin de plasticine.
3. Astuces
Les enseignants peuvent encourager les étudiants à observer les fioles à échantillons et leur contenus régulièrement
tout au long de la leçon pendant laquelle ils feraient l'expérience. De cette manière, les étudiants vont vite remarquer
que rien de spécial ne semble se passer avec le sulfate de cuivre durant cette courte période, et qu'ils devraient
surveiller son apparence peut être au cours des leçons de sciences et ce durant quelques semaines.
Quand les étudiants font les dessins de la fiole pour différents jours d'observation, ils peuvent être encouragés à noter la
position supérieure de la couleur bleue et la minceur relative de la frontière entre la solution de sulfate de cuivre et l'eau. De
cette manière, ils pourraient commencer à savoir qu'avec le temps, cette même frontière devient moins distincte à cause de
la solution de sulfate de cuivre qui diffuse.
Au début, les étudiants pourraient ne pas comprendre que les particules de sulfate de cuivre sont entrain de se déplacer.
L'enseignant peut expliquer que le mouvement de la couleur bleue du sulfate de cuivre est un indicateur du fait que les
particules de sulfate de cuivre sont entrain de se déplacer également.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
La solution saturée de sulfate de cuivre est toxique quand elle est avalée ou absorbée à travers la peau. Elle peut
également causer des irritations de la peau et des yeux. Elle peut endommager les muqueuses des membranes
quand elle est ingérée. Au cas où il y aurait contact avec la peau, l'endroit affecté devrait être immédiatement lavé
avec une bonne quantité d'eau.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
Faire un dessin montrant l'apparence du flacon. Utiliser un crayon bleu si possible pour colorer, en vue de rendre
le dessin plus facile à comprendre.
eau claire
petite délimitation entre l’eau et la
solution de sulfate de cuivre
solution bleue de sulfate de
cuivre
Q2.
R2.
Placer la fiole à échantillons dans un endroit sûr, et observer son contenu chaque jour pour tout une semaine si
possible. Faire un dessin chaque jour.
On espère que les étudiants vont noter aussi bien la position supérieure de la couleur bleue dans la fiole
à échantillons que la petitesse de la frontière entre la soluton de sulfate de cuivre et l'eau. Un format
approprié pour l'enregistrement des observations est illustrée ci-dessous: Au 7ème jour, la couleur bleue
est uniformément répandue à travers la fiole à échantillons.
JOUR 1er
JOUR 2ème
eau claire
petite délimitation entre l’eau et la
solution de sulfate de cuivre
solution bleue de sulfate
de cuivre
eau claire
la couleur bleue a migré vers le haut - la
délimitation n’est plus petite
solution bleue de sulfate
de cuivre
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JOUR 4ème
Q3.
R3.
Q4.
a
JOUR 5ème
JOUR 7ème
Pourquoi pensez-vous que le flacon contenant la fraction de la solution de sulfate de cuivre et l'eau devrait être
fermé?
Le flacon devrait être fermé pour éviter l'évaporation de l'eau et les courants d'air car les deux pourraient
avoir une influence sur le comportement de la solution de sulfate de cuivre.
Directions du déplacement des particules de sulfate de cuivre dissoutes dans le flacon.
Dessiner une flèche sur l'un de vos diagrammes pour montrer la direction dans laquelle le sulfate de cuivre
dissout se déplace dans le flacon.
direction vers laquelle la
solution de sulfate de
cuivre migre
b
Décrire la direction dans laquelle le sulfate de cuivre dissout dans le flacon se déplace après quelques jours.
Le sulfate de cuivre dissout se répand jusqu'au sommet du flacon. (Ceci est une façon très simpliste de
décrire la direction dans laquelle la diffusion a lieu.)
c
Où est-ce-que la concentration de la solution de sulfate de cuivre est la plus élevée dans le flacon au début de
l'activité?
Les étudiants pourraient avoir des difficultés avec le concept de concentration. Si c'est le cas, aidez-les
en formulant la question d'une autre manière. La suggestion suivante est donnée:
Où est-ce qu'on trouve le plus de sulfate de cuivre dans le plus petit volume d'eau au début de
l'expérience? La solution de sulfate de cuivre a la plus grande concentration au fond du flacon au début
de l'expérience.
d
Où est-ce-que la concentration de la solution de sulfate de cuivre est la plus basse au début de l'activité?
La solution de sulfate de cuivre a la plus petite concentration au sommet du flacon au début de
l'expérience. Sa concentration au sommet est zéro.
e
Décrire la direction dans laquelle le sulfate de cuivre se déplace dans le flacon. Utiliser la concentration dans
votre description.
Le sulfate de cuivre dissout se répand de l'endroit où sa concentration est la plus grande à l'endroit où
sa concentration est la plus petite.
Q5.
Le fait de se répandre et de se mélanger pour les substances s'appelle diffusion. Utilisez ce que vous avez trouvé
dans l'activité pour écrire une ou deux phrases expliquant clairement ce que c'est la diffusion.
La diffusion est le fait, pour une substance, de se répandre d'un endroit où sa concentration est élevée, à
l'endroit où sa concentration est plus faible. Ce fait de se répandre se fait de lui-même, sans devoir
secouer ou agiter.
R5.
Les étudiants pourraient ajouter la notion de spontanéité (le fait de se répandre se fait de lui-même) dans
leur description mais il y a beaucoup de chances qu'ils n'incluent pas la cause de la diffusion
(mouvement au hasard des particules) ou quand le fait de se mélanger ne révèle plus de changement
(quand la concentration est la même partout).
Q6.
R6.
Q7.
R7.
Q8.
R8.
Cette activité montre que les particules de sulfate de cuivre dissout se répandent à travers l'eau dans le flacon.
Expliquer le fait de se répandre en utilisant la Théorie des Particules.
La théorie des particules stipule que la matière est faite de particules. Celles-ci se déplacent à différentes
vitesses et dans toutes les directions. Les particules changent de direction seulement quand elles font
une collision avec d'autres particules. C'est le mouvement des particules de sulfate de cuivre qui fait que
a solution de cette substance se répande.
Pourquoi pensez-vous que la diffusion se passe plus lentement dans l'eau que dans l'air à la même température?
Utiliser ce que vous connaissez sur les particules pour répondre.
Il semble qu'il est plus facile pour les substances de se déplacer dans l'air plutôt que dans les liquides.
Celà signifierait qu'il y a plus d'espace entre les particules dans une phase gazeuse qu'il y en a entre les
particules dans la phase liquide.
Quelle différence pourriez-vous observer si vous utilisez une solution chaude de sulfate de cuivre dans la
seringue et de l'eau chaude dans le flacon?
Les étudiants pourraient intuitivement prédire que la couleur bleue se répandra plus rapidement. Les
particules se déplacent plus rapidement à haute température.
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COLLISION DE NUAGES COLOREES
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. Les colorants d'aliments rouge et
vert peuvent être trouvés dans les ingrédients de la cuisine, ou au supermarché. D'autres colorants d'aliments
peuvent également être utilisés. De l'eau chaude et de l'eau froide sont également nécessaires. De l'eau
froide provenant d'un réfrigérateur devrait être utilisée i.e. l'eau devrait être glacée.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie. Si seuls
les Kits de Base sont disponibles, alors les étudiants travaillant dans chaque groupe de travail auront à utiliser
les fioles du microbrûleur provenant de deux kits. Si les Kits Avancés sont utilisés, seul un kit sera nécessaire
car il y aura la fiole du microbrûleur et une autre fiole additionnelle dans le kit. Un crayon marqueur sera
requis pour écrire sur les fioles.
3. Astuces
Les étudiants sont conseillés de travailler en groupes de sorte que l'un d'eux puisse ajouter les gouttes de
colorant d'aliments à l'eau chaude, exactement en même temps qu'un autre étudiant qui ajouterait du colorant
à l'eau froide. Si celà n'est pas fait, ce sera difficile pour les apprenants de comparer les vitesses auxquelles
les colorants d'aliments diffuse à travers l'eau chaude et l'eau froide respectivement.
Faire attention de ne pas verser le colorant d'aliments sur les parois des fioles, car les gouttes adhéreraient aux parois
et empêcheraient ou ralentiraient le mouvement du colorant d'aliments au sein de l'eau.
4. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Pourquoi est-ce que le colorant d'aliments va au fond de l'eau dans les deux flacons?
Le colorant d'aliments est plus dense que l'eau et immerge dans celle-ci.
Q2.
R2.
Comment pensez-vous que la température des gouttes du colorant d'aliments change quand elles sont
introduites dans l'eau chaude et froide?
Le colorant d'aliments est initialement à température ambiante. Quand il est placé dans l'eau chaude, le
colorant d'aliments deviendra rapidement plus chaud- sa température va augmenter. Quand il est mis
dans de l'eau froide, le colorant d'aliments se refroidira - sa température va diminuer.
Q3.
R3.
Quelle différence voyez-vous lorsque le colorant d'aliment va au fond de l'eau chaude et froide?
Quand le colorant d'aliments immerge dans de l'eau chaude, il se répand mieux que dans l'eau froide.
Q4.
R4.
Qu'arrive-t-il au colorant d'aliment quand celui-ci repose au fond des flacons?
Il forme une phase au fond et commence à se répandre vers le haut et vers les côtés.
Q5.
R5.
Décrivez les différences quelconques dans l'apparence du mélange des deux flacons après 10 minutes environ.
Après environ 10 minutes, les colorants d'aliments rouge et vert sont complétement mélangés à l'eau
chaude. Le mélange est de couleur jaune-verte.
Dans l'eau froide, les deux couleurs se répandent, mais seulement après 10 minutes pendant lesquelles
elles n'étaient pas mélangées. Il n'y a pas de délimitation entre les deux couleurs.
Q6.
R6.
Quelles substances voyez-vous diffuser dans cette activité?
Les colorants pour aliments rouge et vert.
Q7.
Lors de cette activité, vous avez vu l'effet de la température sur la vitesse à laquelle les liquides diffusent.
Quelle est cet effet?
Plus un liquide est chaud, plus celui-ci va diffuser.
R7.
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BALLONS AVEC FUITES ???
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. De l'ammoniaque concentrée est
requise. De l'ammoniaque commerciale peut être utilisée à la place de l'ammoniaque concentrée, mais
l'expérience pourrait prendre plus de temps.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
Une bande élastique, une paire de ciseaux, un vieux ballon, de la plasticine et un morceau de papier blanc
sont également nécessaires.
3. Astuces
IIl est préférable pour l'enseignant d'utiliser de vieux ballons et ceux-ci devraient causer plus de fuites que les
ballons neufs. Si de vieux ballons ne sont pas disponibles, l'enseignant pourrait souffler de l'air dans un ballon
neuf et le laisser s'étirer pour quelques jours en vue d'augmenter sa porosité. Les ballons de couleur blanche,
plutôt que ceux colorés permettent une meilleure observation du changement de couleur de la
phénolphthaléine de l'incolore au rose dans le flacon.
Il est important pour les enseignants d'étirer le morceau de ballon le plus fortement possible autour de l'ouverture du
flacon du microbrûleur. Celà parce que les espaces entre les particules de plastique deviendraient alors plus larges que
dans le cas de ballons qui ne seraient pas suffisamment étirés. Ces larges espaces permettront la diffusion de
l'ammoniac gazeux sans encombre. Si le plastique n'est pas suffisamment étiré, l'ammoniac prendra beaucoup de
temps à diffuser et le changement de couleur de la solution de phénolphthaléine pourrait ne pas être observé pendant la
leçon.
Les étudiants devraient s'assurer qu'il n'y a pas de fuite de solution phénolphthaléine du flacon quand celui-ci est
renversé, autrement la solution d'indicateur va se mélanger avec la soution d'ammoniaque dans le godet du
comboplate®. Un changement de couleur aurait lieu dans le godet, et les étudiants seraient confus.
Si c'est un jour où il fait froid, le comboplate® peut être flotté au dessus de l'eau chaude en vue d'augmenter la vitesse
de diffusion de l'ammoniac gazeux.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
L'ammoniaque est une base corrosive. Si une base est versée sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans le cas
d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à
neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un
médecin spécialiste si possible.
Les vapeurs d'ammoniac sont toxiques. Eviter d'inhaler ces vapeurs de la bouteille ou du godet contenant
l'ammoniaque. S'assurer que l'expérience est effectuée dans un endroit bien ventilé.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'observez-vous quand des solutions de phénolphthaléine et de l'ammoniaque sontmélangées?
La solution de phénolphthaléine est incolore. Quand la solution de phénolphthaléine est mélangée avec
l'ammoniaque, le mélange vire à une forte couleur rose.
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Q2.
R2.
Q3.
R3.
Q4.
R4.
Décrire ce qui arrive à la solution de phénolphthaléine dans le godet. Inclure dans votre description
les changements de couleurs
où ces changements de couleurs ont lieu
combien de temps ça prend pour avoir les changements de couleurs.
La solution de phénolphthaléine change de l'incolore à du rose pâle. La couleur rose se fait d'abord voir
au fond du flacon, là où la phénolphthaléine touche le ballon. La couleur de la solution de
phénolphthaléine commence à changer quelques minutes après que le flacon a été renversé au dessus
du godet F1. Lentement, la couleur rose devient de plus en plus faible. Elle se répand ensuite vers le haut
jusqu'à ce que, après environ une heure de temps, toute la solution de phénolphthaléine devient rose.
Lentement, la couleur rose devient alors sombre.
•
•
•
Qu'est-ce que les observations faites dans la Question 2 ci-dessus vous apprennent sur la façon dont les
particules de plastique sont organisées dans le morceau de plastique?
Les particules de plastique doivent laisser des espaces entre elles. Ces espaces doivent être
suffisamment larges pour que les molécules d'ammoniac puissent se déplacer à travers la solution de
phénolphthaléine.
Décrire la direction de la diffusion de l'ammoniac gazeux dans cette activité.
Techniquement parlant, le fait de se répandre d'un gaz à travers de petites ouvertures est appelé
effusion, plutôt que diffusion. Cependant, il est nécessaire pour les étudiants de faire une distinction
entre diffusion et effusion.
Avec les connaissances acquises durant les expériences précédantes, les étudiants devraient être
capables de répondre en se référant aux différences de concentration de l'ammoniaque. Une réponse
appropriée serait alors:
L'ammoniac diffuse d'un endroit de haute concentration (au dessus de l'ammoniaque dans le godet ) à
un endroit de moindre concentration (zéro) (la solution de phénolphthaléine dans le flacon).
Q5.
R5.
Ivy se plaint auprès de ses amis comme quoi elle ne voit rien se passer dans son flacon. Phoka est sûr qu'elle n'a
pas suffisamment étiré le morceau de plastique. Expliquer la différence entre la manière dont les particules sont
organisées dans le plastique étiré et dans celui qui n'est pas étiré.
Cette question a pour but d'aider les étudiants à expliquer les observations macroscopiques (épaisseur
du plastique) en utilisant un cadre microscopique (particule).
Dans un morceau de plastique qui n'est pas étiré et pour une surface donnée, il devrait y avoir beaucoup
plus de couches de particules que dans un morceau de plastique étiré. Dans le morceau qui n'est pas
étiré, ces particules devraient être plus rapprochées et les espaces entre elles sont vraisemblablement
plus petits que dans le cas d'un morceau de plastique étiré. Les espaces peuvent souvent être obstrués
par d'autres particules.
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A QUEL RYTHME L'AMMONIAC GAZEUX DIFFUSE-T-IL ?
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.Une
aiguille à coudre, un morceau de fil de coton à coudre blanc, une règle, une pièce de papier blanc, de la plasticine,
une paire de ciseaux et une montre/un chronomètre sont aussi nécessaires. Le matériel ayant trait à la couture est
disponibles dans la plupart des supermarchés, tandis que le petit matériel de bureau devrait être disponible à
l'école.
3. Astuces
Les étudiants devraient faire attention à ce que le fil ne touche pas la laine de coton. Si celà arrive,
l'ammoniaque placée sur la laine de coton va immédiatement mouiller le fil. Celà fera que la solution de
phénolphthaléine se trouvant sur le fil tourne immédiatement au rose, et l'expérience aura à être
recommencée, car les étudiants doivent observer et mesurer la vitesse de diffusion de l'ammoniac gazeux pas l'ammoniaque.
Les étudiants doivent commencer à chronométrer aussitôt que l'ammoniac gazeux aura atteint le bout du fil, ce qui est
~ 1.5 cm de la laine de coton. Ils sauront à quel moment commencer le chronométrage, puisque le bout du fil
commencera à tourner au rose.
Les étudiants doivent arrêter le chronométrage quand l'ammoniac aura diffusé jusqu'au bout du fil à l'intérieur du tube,
i.e le bout du fil sur la pièce de plasticine, pas le bout du fil resortant du tube de verre.
Si le temps le permet, les étudiants peuvent être encouragés à répéter l'expérience. Alternativement, les résultats de la
classe peuvent être rassemblés pour avoir une moyenne de la vitesse de diffusion.
Si les étudiants trouvent que l'usage du fil de coton exige d'être très méticuleux, une mince bande de papier blanc
pourrait être utilisée. Le papier devrait être d'à peu près 1 mm de largeur et de même longueur que le tube de verre.
Après être immergé dans la solution de phénolphthaléine, le papier pourrait perdre sa rigidité. Une aiguille ou une
microspatule peuvent être alors utilisées pour le pousser à l'intérieur du tube.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'ammoniaque concentrée est extrêmement corrosive. Si un contact est fait avec la peau, l'endroit affecté doit
être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau.
Les vapeurs d'ammoniac sont très toxiques. Eviter de les inhaler et s'assurer que l'expérience est effectuée dans
un endroit bien ventilé.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'observez-vous quand de la solution de phénolphthaléine et de l'ammoniaque sont mélangées?
La solution de phénolphthaléine est un liquide incolore. Quand la solution de phénolphthaléine entre en
contact avec l'ammoniaque dans le godet A12, elle vire au rose prononcé.
Q2.
R2.
Décrire ce qui se passe dans le tube de combustion.
Le morceau de fil de coton commence à changer de couleur. Il devient faiblement rose et petit à petit la
couleur devient plus intense. Le fil de coton commence à changer de couleur à l'extrémité proche de la
micropipette.
Q3.
R3.
Quelle était la durée du début à la fin?
248 secondes. (Le temps variera avec la température.)
Q4.
R4.
Quelle est la longueur du fil à l'intérieur du tube?
4.0 cm.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q5.
R5.
Estimer la vitesse à laquelle l'ammoniac diffuse dans l'air à température ambiante. Montrer comment vous avez
procédé.
Les étudiants peuvent utiliser l'équation ci-dessous:
vitesse =
distance
temps
=
4.0 cm
248 s
= 0.016 cm / s
Les étudiants peuvent faire le raisonnement suivant s'ils sont incapables de donner/utiliser la formule:
En 248 s, l'ammoniac fait 4.0 cm.
Ainsi, en 1 s, l'ammoniac fera
4.0 cm
248 s
= 0.016 cm/s à température ambiante.
Les données ci-dessus ont été mesurées à 21 0C.
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PREPARATION ET MISE EN EVIDENCE DU DIOXYGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les solutions de peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) se décomposent facilement. Il est dès lors recommandé
qu'une solution fraîche de H2O2(aq) 10% soit utilisée à chaque fois que l'expérience est effectuée. Avant de
faire l'expérience avec les étudiants, l'enseignant peut juger si la solution de peroxyde d'hydrogène est bonne
en ajoutant quelques gouttes de solution à une microspatulée de dioxyde de manganèse dans un grand godet
du comboplate®. Si la solution produit des bulles vigoureusement, c'est dire que le peroxyde d'hydrogène est
concentré suffisamment pour produire assez rapidement un volume adéquat de dioxygène gazeux pour le
test.
Les instructions dans le manuel d'instructions suggèrent que le tuyau en silicone soit fixé de manière inclinée dans le
connecteur de tuyaux du couvercle 1. Celà est aisément fait en fixant fermement le tuyau en silicone dans le
connecteur et en forçant l'extrémité inférieure du tuyau la plus proche de l'entrée de la seringue légèrement vers le haut,
tandis que le reste du tube reste fermement placé à la base du connecteur. Quand le tube de verre est rattaché au
tuyau en silicone, il sera aussi incliné vis à vis de la seringue. Celà évite que la seringue obstrue la bûchette quand
celle-ci est tenue dans le dioxygène au moment où celui-ci s'échappe du tube de verre. Aussi, il n'y pas de danger que
la seringue soit fondue par la flamme. (L'idée d'attacher le tube de verre au tuyau en silicone est pour prévenir que le
tuyau en silicone brûle, lorsque la bûchette devient incandescente en présence de dioxygène.)
Les cure-dents consituant les bûchettes contenues dans le tube collecteur de gaz des Kits de Microchimie brûlent
relativement lentement. Les étudiants devraient ainsi être capables d'ajouter lentement la solution de peroxyde
d'hydrogène à la poudre de dioxyde de manganèse dans le godet, tandis que le bout de la bûchette brûle. Si le
peroxyde d'hydrogène est ajoutée très rapidement, une partie de la solution peut être forcée vers le haut à travers le
tuyau en silicone et le tube de verre. L'expérience devra être recommencée après avoir nettoyé le couvercle et les
tuyaux, et après les avoir séchés soigneusement.
Les étudiants doivent s'assurer qu'il y a une portion incandescente de la bûchette, qui reste après avoir éteint la flamme.
Seule une bûchette incandescente pourra brûler en présence de dioxygène sortant de l'extrémité du tube de verre. Si la
bûchette est déjà devenue apparemment de la cendre, alors le fait de la tenir à l'ouverture de l'extrémité ouverte du
tube de verre pourrait seulement produire une incandescence, mais sans brûler. Pour être sûr que les étudiants verront
la bûchette brûler, ils pourraient être obligés de re-brûler la bûchette dans la flamme du microbrûleur ou choisir une
autre bûchette pour tester le dioxygène. Il est essentiel de travailler rapidement si on doit encore brûler la bûchette, car
la montée du dioxygène dans le godet va ralentir avec le temps de sorte que le volume de gaz qui s'échappe du tube de
verre n'est pas suffisant pour causer une ignition de la bûchette.
Une fois que la bûchette aura brûlé en présence de dioxygène, la flamme peut être éteinte soigneusement de manière
à laisser une autre portion incandescente. Cette portion peut ainsi être tenue dans le dioxygène, pour que les étudiants
puissent observer la bûchette incandescente encore une fois. Ce processus peut être continué pour autant que l'on a
toujours un bon flux de dioxygène passant dans le tube, ou jusq'à ce que presque toute la bûchette aura brûlé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est très corrosif. Si du H2O2(aq) est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant du H2O2(aq) vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du peroxyde est jeté dans l'oeil, rincer immédiatement
l'oeil avec de l'eau courante.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou de la seringue. Ils sont faits de plastique
et fondraient.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool à brûler utilisé dans les microbrûleurs est un poison. Ne pas inhaler la vapeur ou boire le liquide.
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1
R1.
Qu'observez-vous chaque fois que la bûchette incandescente est tenue au dessus de la partie ouverte du tube de
verre?
La bûchette incandescente augmente son incandescence ou "prend feu" subitement.
Q2.
R2.
Que concluez-vous de vos observations sur la bûchette allumée?
Le gaz dioxygène s'est échapé par le tube de verre et a fait que la bûchette devienne davantage
incandescente. Celà constitue le test pour le dioxygène.
Q3.
R3.
Que voyez-vous se passer dans le godet contenant le peroxyde d'hydrogène ?
La solution de peroxyde d'hydrogène produit des bulles de manière vigoureuse dans le godet.
Q4.
R4.
Que concluez-vous de vos observations sur le godet?
Le peroxyde d'hydrogène réagit dans le godet pour former un gaz, qui a été identifié comme étant le
dioxygène par le test de la bûchette incandescente.
Q5.
R5.
Ecrire une équation-bilan représentant la réaction qui se passe dans le godet.
H2O2(aq) → H2O(l) + O2(g) (Equation avec des mots: solution de peroxyde d'hydrogène → eau +
dioxygène gazeux)
Q6.
R6.
Quel est le role du dioxyde de manganèse dans cette expérience?
C'est un catalyseur. (Il accélère la décomposition du peroxyde d'hydrogène de façon que l'on voit un
dégagement vigoureux, mais il n'est pas utilisé dans cette réaction.)
Q7.
Suggérer une méthode alternative (en utilisant le kit) pour recueillir le gaz formé lors de la décomposition du
peroxyde d'hydrogène .
Le dioxygène pourrait être recueilli après le déplacement de l'eau vers le bas, en utilisant un tube
collecteur de gaz. Une bûchette incandescente pourrait alors être introduite dans le tube contenant le
dioxygène. La bûchette devrait devenir incandescente en présence de dioxygène.
R7.
Q8.
R8.
L'oxygène est souvent stocké dans de grands tanks pour les laboratoires et les hopitaux. Pourquoi pensez-vous
que ces tanks portent des étiquettes de mise en garde empêchant les gens de fumer auprès d'eux?
Si le dioxygène s'échappait d'un tank de stockage pendant qu'une cigarette est allumée à côté de lui, la
partie incandescente de la cigarette va augmenter son ignition en présence de dioxygène. Le fumeur
pourrait se brûler.
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PREPARATION ET MISE EN EVIDENCE DU DIHYDROGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie. Un gobelet en plastique et
de la plasticine sont aussi nécessaires.
3. Astuces
Un gobelet en plastique est utilisé pour ce cas-ci, mais d'autres récipients appropriés peuvent être utilisés et
on y placerait le tube collecteur de gaz renversé.
Ajouter lentement l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) 5.5 M à la poudre de zinc (Zn(s)), autrement le vigoureuse production
de bulles dans le godet F1 pourrait forcer la solution à passer par le tuyau en silicone (pvc dans les anciennes versions
de kits) ayant une courbure en U. Ajouter d'abord 0,2 ml de l'acide en vue de purger l'air du système. Après celà, placer
le tube collecteur de gas au dessus de la sortie du tube en U dans le gobelet en plastique, puis ajouter lentement l'acide
qui reste.
Quand vous retirez le tube collecteur de gas du montage, pousser le tube fermement dans le couvercle au fond du
gobelet en plastique. Vous aurez à visser le tube dans le couvercle. Soulever soigneusement le tube avec le couvercle
en dehors du gobelet. Le couvercle n'adhère pas sur la plasticine au fond du gobelet, si le mode opératoire est suivi
correctement.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement
lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate®. Le dihydrogène gazeux produit dans le godet
F1 est très explosif. Rassurez-vous que le comboplate® est éloigné de toutes sources de flammes avant de passer
au test pour le dihydrogène.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes.Traiter toute brûlure avec de l'eau courante froide
ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'observez-vous dans le godet F1 quand de l'acide chlorhydrique est ajouté à la poudre de zinc?
Des bulles sont produites vigoureusement pendant que le gaz est produit.
Q2.
Pourquoi est-il nécessaire que quelques bulles sortent du tube en U avant de recueillir le gaz dans le tube collecteur
de gaz?
Avant la réaction, le tuyau en silicone était rempli d'air. Ainsi, les premières bulles qui sortaient étaient de
l'air.
R2.
Q3.
R3.
Que se passe-t-il dans l'eau du gaz collecteur lorsque les bulles de gaz pénètrent dans le tube?
L'eau est refoulée hors du tube collecteur de gaz.
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Q4.
R4.
Quel est le terme utilisé pour décrire ce qui se passe à l'eau dans la Question 3?
Le déplacement vers le bas de l'eau.
Q5.
R5.
Que se passe-t-il quand la flamme de l'allumette est tenue à l'intérieur de l'entrée du tube collecteur de gaz?
Un petit bruit faisant "pop" est entendu pendant que le gaz contenu dans le tube brûle en explosant.
Q6.
R6.
Pouvez-vous voir quelque chose à l'intérieur du bord du tube collecteur de gaz là où la réaction a eu lieu?
Oui, un liquide clair s'est formé.
Q7.
R7.
Y-a-t-il changement dans l'apparence du sulfate de cuivre blanc?
Oui, le sulfate de cuivre blanc devient bleu.
Q8.
R8.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction chimique du godet F1 entre l'acide chlorhydrique et le zinc.
zinc(s) + acide chlorhydrique(aq) → dihydrogène(g) + chlorure de zinc(aq)
Q9.
R9.
Quelle propriété du gaz recueilli a-t-elle rendu nécessaire le fait de tenir le tube collecteur de gaz renversé?
Le dihydrogène est moins dense que l'air. En tenant le tube renversé, il y a moins de chances que le gaz
s'échappe.
Q10. Pourquoi y-avait-il un petit bruit "pop" quand la flamme de l'allumette a été rapprochée de l'entrée du tube collecteur
de gaz ?
R10. Quand il est brûlé, le dihydrogène réagit avec le dioxygène en explosant dans l'air.
Q11. Quel produit s'est-il formé après la réaction chimique mentionée dans la question 10? Donner une raison à votre
réponse.
R11. L'eau. Celà était démontré quand les cristaux de sulfate de cuivre sont devenus bleus dans le liquide qui
s'est formé à la bordure intérieure du tube collecteur de gaz.
Q12. Ecrire une équation pour la réaction chimique à laquelle on fait allusion dans les Questions 10 et 11.
R12. dihydrogène(g) + dioxygène(g) → eau(l)
Q13. Que veut dire le terme "anhydre" ?
R13. "Anhydre" signifie "sans eau".
Q14. Pourquoi le sulfate de cuivre blanc change-t-il de couleur et quel est le nom du produit formé?
R14. Le sulfate de cuivre blanc réagit avec l'eau pour former le pentahydrate de sulfate de cuivre qui est bleu.
Q15. Ecrire une équation-bilan pour la réaction qui a lieu dans le godet F1 entre l'acide chlorhydrique et le zinc.
R15. Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
Q16. Ecrire une équation-bilan pour la réaction qui a lieu dans le tube collecteur de gaz lorsque le gaz produit est testé
avec la flamme de l'allumette.
R16. 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)
Q17. Ecrire une équation-bilan pour la réaction du sulfate de cuivre anhydre avec le liquide clair produit dans le tube
collecteur de gaz.
R17. CuSO4(s) + 5H2O(l) → CuSO4.5H2O(s)
Q18. Ecrire le nom de l'autre produit formé quand le zinc réagit avec l'acide chlorhydrique.
R18. Chlorure de Zinc.
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PREPARATION ET PROPRIETES DU DIOXYDE DE CARBONE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est également
requise dans la Partie 3
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
Dans la Partie 2, des pailles sont nécessaires. Les longues pailles ordinaires peuvent être coupées en deux
pour cette expérience.
3. Astuces
Ajouter lentement l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) 5.5 M au carbonate de calcium (CaCO3(s)), autrement la
vigoureuse production de bulles dans le godet F1 pourrait forcer la solution à passer par le tuyau en silicone
vers F2. Dans la Partie 2, il est important de se souvenir de souffler lentement à travers la paille dans l'eau de
chaux. Si le souffle est vigoureux, l'eau de chaux sortira de F3 et aucun effet ne sera constaté.
Dans la Partie 4, une allumette qui brûle sera rapprochée de l'ouverture du couvercle 1. S'assurer que la flamme ne
touche pas le couvercle ou la seringue, car ceux-ci fondraient. Rassurez-vous que vous tenez la flamme dans la bonne
position avant d'ajouter l'acide chlorhydrique au carbonate de calcium, autrement le dioxyde de carbone va s'échapper
du godet F1 avant que l'effet d'extinction du feu par ce gaz ne soit observé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement
lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide quelconque est jeté dans l'oeil, rincer
immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter avec
une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries). Cette substance aidera à
neutraliser l'acide dans l'oeil. Le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si possible.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes.Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Partie 1:
Préparation du Dioxyde de Carbone
Q1.
R1.
Qu'observez-vous dans le godet F1 lorsque l'acide chlorhydrique est ajouté au carbonate de calcium?
Des bulles de gaz sont vigoureusement produites et un "sifflement" est entendu. Celà est appelé
effervescence.
Q2.
R2.
Que voyez-vous dans le godet F2 qui montre qu'un gaz est entrain d'être produit?
Des bulles sont rapidement produites dans l'eau de chaux.
Q3.
R3.
Qu'arrive-t-il à l'eau de chaux claire dans le godet F2 après que le gaz provenant du godet F1 a fait des bulles làdedans?
L'eau de chaux claire devient laiteuse.
Q4.
R4.
Que devrait être le gaz produit par la réaction chimique du godet F1?
Le dioxyde de carbone.
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Q5.
R5.
Q6.
R6.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a lieu entre l'acide chlorhydrique et le carbonate de
calcium.
Acide chlorhydrique(aq) + carbonate de calcium(s) → dioxyde de carbone(g) + eau(l) + chlorure de
calcium(aq)
Ecrire une équation chimique pour la réaction ayant lieu dans le godet F1, mais cette fois-ci en utilisant des
formules. Equilibrer l'équation chimique.
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(s)
R7.
L'eau de chaux claire est une solution aqueuse d'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2(aq)). Quand du dioxyde de
carbone réagit avec de l'eau de chaux, du carbonate de calcium insoluble et de l'eau sont formés. Ecrire une
équation avec des mots pour la réaction du dioxyde de carbone avec l'eau de chaux.
dioxyde de carbone(g) + hydroxyde de calcium(aq) → carbonate de calcium(s) + eau(l)
Q8.
R8.
Ecrire une équation équilibrée pour la réaction décrite dans la question 7.
CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l)
Q9.
A partir de votre réponse à la question 8, identifier la substance qui a causé l'aspect laiteux quand le dioxyde de
carbone a été testé avec de l'eau de chaux claire. Expliquer pourquoi l'eau de chaux est devenue laiteuse.
Le carbonate de calcium (CaCO3(s)). Le carbonate de calcium est blanc, et c'est un solide insoluble. La
formation de fines particules de ce solide blanc font que la solution devienne nuageuse ou laiteuse.
Q7.
R9.
Partie 2:
Production de Dioxyde de Carbone pendant la Respiration
Q1.
R1.
Qu'arrive-t-il à l'eau de chaux claire lorsque vous soufflez là-dedans?
L'eau de chaux devient laiteuse.
Q2.
R2.
Expliquer pourquoi il y a un changement dans l'aspect de l'eau de chaux.
Il y avait du dioxyde de carbone dans le souffle envoyé dans l'eau de chaux clair. L' insoluble carbonate
de calcium a été produit et a fait que la solution devienne laiteuse.
Q3.
R3.
Qu'arrive-t-il à l'eau de chaux quand de l'air est soufflé dedans?
Elle devient laiteuse petit à petit.
Q4.
R4.
Expliquer comment l'expérience illustre que le dioxyde de carbone est produit lorsque vous respirez.
L'eau de chaux devient laiteuse plus rapidement quand vous expirez dedans que quand de l'air est
soufflé dedans.
Partie 3:
Dissolution du Dioxyde de Carbone dans l'Eau
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de l'indicateur universel dans l'eau de robinet du godet F2?
Verte.
Q2.
R2.
Qu'est-ce-que celà vous apprend sur le pH de l'eau? (Regarder la bande colorées des pH dans votre kit si vous
n'êtes pas sûr).
Le pH est autour de 7. (L'eau est neutre.)
Q3.
R3.
Que se passe-t-il dans le godet F2 quand du dioxyde de carbone est soufflé dans l'eau?
La couleur de l'indicateur universel change du vert au rose/orange.
Q4.
R4.
Que vous apprend la couleur de l'indicateur dans le godet F2 sur le pH de l'eau après que le CO2(g) a été soufflé
à travers celui-ci?
La solution devient acide maintenant (pH = 2 à 4).
Q5.
R5.
Qu'est-ce que le CO2(g) a fait pour que l'indicateur change de couleur?
Le dioxyde de carbone s'est vraisemblablement dissout dans l'eau pour former un acide.
Q6.
R6.
Quand le dioxyde de carbone se dissout dans l'eau, une certaine quantité réagit avec l'eau pour former de l'acide.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction.
dioxyde de carbone(g) + eau(l) → acide carbonique(aq)
Q7.
R7.
Ecrire une équation équilibrée pour cette réaction.
CO2(g) + H2O(l) → H2CO3(aq)
Q8.
Sous pression, plus de dioxyde de carbone se dissout dans l'eau pour produire une solution appelée eau sodée.
Pouvez-vous expliquer pourquoi de petites bulles sont observées et un bruit de "pétillement" est perçue, quand
une bouteille d'eau sodée est ouverte?
Quand une bouteille de soda est ouverte, la pression à l'intérieur de la bouteille est soudainement
réduite. Le dioxyde de carbone gazeux s'échappe de l'eau, produisant les petites bulles et le "sifflement".
R8.
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Partie 4:
Q1.
R1.
Effet du Dioxyde de Carbone sur la Combustion
Qu'arrive-t-il à la flamme de l'allumette quand celle-ci est tenue au dessus de l'ouverture du couvercle du godet
F1?
La flamme est éteinte.
Q2.
R2.
Expliquer vos observations dans la question 1.
Le dioxyde de carbone produit dans le godet F1 s'échappe de l'entrée du couvercle du godet F1 et éteint
la flamme.
Q3.
R3.
Ecrire une phrase décrivant l'influence du dioxyde de carbone sur la combustion.
Le dioxyde de carbone n'entretient pas la combustion (i.e. du bois, bougie, etc.).
Q4.
Le dioxyde de carbone (CO2(g)) est un gaz plus dense que le dioxygène (O2(g)). Décrire comment cette propriété
du CO2, avec les résultats de l'expérience peuvent être utilisés pour lutter contre les feux. Nommer un exemple
d'appareils utilisés pour combattre le feu où ces deux propriétés du CO2 ont été exploitées.
Durant le feu, la combustion est entretenue par le dioxygène dans l'air. Quand le dioxyde de carbone est
utilisé pour combattre les feux, il forme une "couverture" de gaz autour des substances qui brûlent car il
est plus dense que le dioxygène. Ainsi, le dioxygène est empêché d'atteindre le feu. Le dioxyde de
carbone en soi n'entretient pas la combustion. Le dioxyde de carbone est utilisé dans les extincteurs de
feux.
R4.
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REACTION DU CARBONE AVEC LE DIOXYGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est aussi
nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans les Kits RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les solutions de peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) se décomposent facilement. Il est dès lors recommandé
d'utiliser une solution fraîche de H2O2(aq) à 10%, chaque fois que l'expérience est faite, sinon les résultats
pourraient être différents de ceux qui sont décrits dans les réponses modèles.
Les solutions d'eau de chaux absorbent le dioxyde de carbone de l'air pour former du carbonate de calcium.
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)
Pour cette raison, il est nécesaire d'utiliser de l'eau de chaux fraîche dans le godet F6. Si vous trouvez que l'eau de
chaux prend longtemps pour devenir troube pendant que vous brûlez le carbone, la solution devra être remplacée.
L'intérieur du tube de verre devra être humidifié à l'aide de la laine de coton, en vue de faire adhérer la poudre de
carbone au tube. Si le tube est sec à l'intérieur, le dioxygène produit dans le godet F1 pourrait entraîner le carbone au
passage dans le tube de verre vers le godet F6.
Le H2O2(aq) doit être lentement ajouté au dioxyde de manganèse (MnO2(s)) dans le godet F1, car le passage
vigoureux du dioxygène pourrait faire que la solution saute à travers le tuyau en silicone vers le tube de verre. Au début
de l'expérience, le carbone devrait être chauffé seulement quand une production continue de bulles (de dioxygène) est
observée dans l'eau de chaux du godet F6. Pendant l'étape de chauffage, un courant de bulles devrait être maintenu
dans le godet F6. Aussitôt que les bulles cessent, plus de H2O2(aq) devrait être ajouté au MnO2(s) pour produire
davantage de dioxygène. (L'addition de petits lots de 0,2 ml de H2O2(aq) fonctionne bien.)
Quand vous chauffez le carbone, ne bougez pas le microbrûleur d'un côté à l'autre. Si la flamme est tenue directement
sous le carbone dans le tube, la température de réaction requise sera atteint plus rapidement et l'eau de chaux
deviendra trouble endéans un temps court. Le carbone ne "brûle" pas comme il le fait quand l'expérience est effectuée
à grande échelle. En d'autres mots, il ne rougit pas d'incandescence et ne prend pas feu. Cependant, la même réaction
telle que celle observée à grande échelle se produit. La réaction est de loin plus lente et comme résultat, le carbone ne
s'échauffe pas suffisamment pour devenir incandescent.
Le carbone est chauffé davantage après que l'eau de chaux soit devenue troube, celà pour montrer que, quand on
continue le chauffage, la quantité de carbone diminue.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers
possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif. Si du H2O2(aq) est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant H2O2(aq) vers le haut.
Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du peroxyde d'hydrogène est jeté dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec de l'eau courante.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou du tube collecteur de gaz. Ils sont faits
en plastique et fondraient.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas inhaler la vapeur ou boire le liquide.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
IIl est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à
la place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Décrire l'apparence de l'eau de chaux.
Elle est clair et incolore.
Q2.
R2.
Décrire l'apparence de l'eau de chaux dans le godet F6 après environ 2 minutes.
L'eau de chaux est trouble.
Q3.
R3.
Quelle différence y a -t-il entre la quantité de poudre de carbone ajoutée au début de l'expérience, et celle qui est
restée dans le tube après le chauffage?
Il y a moins de poudre de carbone après le chauffage.
Q4.
R4.
Selon vous, qu'est-ce qui est arrivé à la poudre de carbone dans le tube de verre pendant le chauffage?
Le carbone a réagi avec le dioxygène produit dans le godet F1 pour former un nouveau produit.
Q5.
R5.
Qu'est ce qui a causé le changement d'apparence de l'eau de chaux?
Le produit formé quand le carbone brûle en présence de dioxygène est le dioxyde de carbone gazeux
(gaz carbonique). On le sait par ce que les bulles de gaz qui se sont formées dans le godet F6 ont fait
que l'eau de chaux devienne laiteuse.
Q6.
Comment savez-vous que les bulles de gaz qui ont fait changé l'eau de chaux n'étaient pas des bulles d'oxygène
formées dans le godet F1?
Seul le dioxyde de carbone fait que l'eau de chaux devienne laiteuse. Celà représente le test positif de
présence de dioxyde de carbone. (Le test de dioxygène consiste à placer une bûchette incandescente
dans le gaz et voir si la bûchette s'enflamme. Si elle s'enflamme, c'est que le gaz inconnu est du
dioxygène.)
R6.
Q7.
R7.
Ecrire une équation avec des mots pour la combustion du carbone en présence de dioxygène.
dioxygène + carbone → dioxyde de carbone
Q8.
R8.
Ecrire une équation-bilan équilibrée pour la combustion du carbone en présence de dioxygène.
O2(g) + C(s) → CO2(g)
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MICROCHIMIE
CHAPITRE II
REACTION DU CUIVRE AVEC LE DIOXYGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. De l'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les solutions de peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) se décomposent facilement. Il est dès lors recommandé
d'utiliser une solution fraîche de H2O2(aq) à 10%, chaque fois que l'expérience est faite. Si celà n'est pas
possible, l'enseignant devrait essayer l'expérience avant de l'introduire aux étudiants, en vue de déterminer si
plus de 0,5 ml de H2O2(aq) est requis à l'étape 6. Il pourrait être nécessaire d'obtenir une solution fraîche de
peroxyde d'hydrogène si le taux de production de dioxygène est trop peu élevé.
Utiliser le bout étroit d'une microspatule en plastique pour introduire seulement une petite quantité de poudre de cuivre
dans le tube de verre. Ne remplissez pas trop la microspatule.
Quand vous chauffez le cuivre, ne bougez pas le microbrûleur d'un côté à l'autre. Rassurez-vous que les couvercles sont
bien placés sur les godets qu'il faut, autrement le H2O2(aq) pourrait être forcé à travers le tube de verre et l'expérience
devra être recommencée.
Si le taux auquel les bulles d'oxygène apparaissent dans l'eau du godet est peu élevé, plus de 0,5 ml de H2O2(aq) est
nécessaire. Cependant, la seringue ne devrait pas être retirée de l'entrée de la seringue du couvercle 1, à moins
que les bulles de dioxygène ne soient plus détectées dans le godet F1, car celà provoquerait une succion de
l'eau dans le tube de verre. Quand les bulles arrêtent, la seringue peut être retirée et remplie encore une fois pour
répéter l'expérience.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif. Si du H2O2(aq) est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue
contenant du H2O2(aq) vers le haut. Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du
peroxyde d'hydrogène est jeté dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec de l'eau courante.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou du tube collecteur de gaz. Ils sont faits
en plastique et fondraient.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas inhaler la vapeur ou boire le liquide.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Décrire l'apparence de la poudre de cuivre.
Elle a une couleur rouge-brunâtre.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il quand une solution de peroxyde d'hydrogène à 10% est ajoutée au godet F6?
Des bulles sont produites pendant que le peroxyde d'hydrogène est décomposé en dioxygène et de
l'eau.
Q3.
R3.
Pourquoi est-il nécessaire d'attendre que les premières bulles apparaissent avant de chauffer le tube de verre?
Celà sert à purger l'air qui se trouve dans le tube de verre. Celà permet d'observer l'effet du dioxygène
seul sur la poudre de cuivre.
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Q4.
R4.
Q5.
R5.
Qu'arrive-t-il à la poudre de cuivre pendant le chauffage?
Décrire tout autre changement ayant lieu dans le tube de verre.
La poudre change de couleur. Aucun autre changement n'est constaté.
A partir de vos observations sur la poudre se trouvant dans le tube de verre, diriez-vous qu'une réaction chimique a
eu lieu? Expliquer votre réponse.
Oui. La poudre de cuivre change de couleur lorsqu'elle est chauffée en présence de dioxygène. Quand
le chauffage cesse, la couleur noire reste.
Q6.
R6.
Quel produit est formé quand le cuivre est brûlé en présence de dioxygène?
L'oxyde de cuivre ou oxyde de cuivre(II).
Q7.
R7.
Ecrire une équation avec des mots décrivant la combustion du cuivre en présence de dioxygène.
cuivre(s) + dioxygène(g) → oxyde de cuivre(II) (s)
Q8.
R8.
Ecrire une équation-bilan équilibrée pour la combustion du cuivre en présence de dioxygène.
2Cu(s) + O2(g) → 2CuO(s)
Q9.
Comment pouvez-vous prouver que le produit formé dans cette expérience est réellement de l'oxyde de cuivre(II)?
Suggérer un montage expérimental pour effectuer cette expérience.
La poudre d'oxyde de cuivre(II) est noire. Le produit dans cette expérience est également noire. Quand
de l'oxyde de cuivre(II) est chauffé en présence de dihydrogène (avec le même protocole expérimental
qu'auparavant), alors la réaction suivante a lieu:
R9.
CuO(s) + H2(g) →
Cu(s) + H2O(l)
La couleur de la poudre tourne au brun-rougeâtre et les vapeurs d'eau condensent davantage le long du
tube de verre. La présence de cette eau pourrait être confirmée en la testant avec du sulfate de cuivre
anhydre blanc qui devrait tourner au bleu quand il est hydraté.
Si la substance noire produite ici réagissait avec le dihydrogène, comme ci-haut mentioné, et
connaîtrait le même changement de couleur comme ça a été le cas pour la poudre d'oxyde de cuivre(II),
et qu'il y aurait également production d'eau, alors il serait évident que cette substance noire est
vraisemblablement de l'oxyde de cuivre(II).
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LA REACTION DU SOUFRE AVEC LE DIOXYGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instructions. De l'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les solutions de peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) se décomposent facilement. Il est dès lors recommandé
d'utiliser une solution fraîche de H2O2(aq) à 10%, chaque fois que l'expérience est faite, autrement les résultats
pourraient être différents de ceux qui sont décrits dans les réponses modèles.
Le H2O2(aq) doit être ajouté lentement au dioxyde de manganèse (MnO2(s)) dans le godet F1, car un dégagement
vigoureux du dioxygène pourrait forcer la solution à sauter à travers le tuyau en silicone vers le tube de verre. Au début de
l'expérience, le soufre devrait être chauffé seulement lorsqu'une production continue de bulles (dioxygène) est observée
dans l'eau du godet F6. Pendant la période de chauffage, un courant de bulles doit être maintenus dans le godet F6. Du
soufre brûle dans l'air en donnant une flamme bleue; vous devez vous assurer que le dioxygène passe par le soufre
pendant le chauffage, autrement aucune flamme bleue ne sera observée. Aussitôt que les bulles cessent, le H2O2(aq)
doit être ajouté au MnO2(s) pour produire plus de dioxygène. (L'addition de petits lots de 0,2 ml de H2O2(aq) fonctionne
bien.)
Quelquefois, les vapeurs de soufre qui se forment dans le tube s'enflamment. Une flamme bleue va se produire à travers le
tube avec un bruit sonore faisant "pop" (un peu comme l'éclair!).
Quand vous chauffez le soufre, ne bougez pas le microbrûleur d'un côté à l'autre. Si la flamme est tenue directement sous
le soufre dans le tube, la température requise pour la réaction sera atteinte plus vite et la solution d'indicateur du godet
F6 changera de couleur en peu de temps.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif. Si du H2O2(aq) est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue
contenant du H2O2(aq) vers le haut. Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du
peroxyde d'hydrogène est jeté dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec de l'eau courante.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou du tube collecteur de gaz. Ils sont faits
en plastique et fondraient.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas inhaler la vapeur ou boire le liquide.
Les fumées de dioxyde de soufre constituent un poison et provoquent un choc. Rassurez-vous que les
étudiants n'inhalent pas les vapeurs directement.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Ecrire la couleur de l'indicateur dans l'eau de robinet. Décrire l'eau comme acide, une base ou produit neutre.
L'indicateur est vert. L'eau de robinet est neutre.
Q2.
R2.
Qu'observez-vous dans le tube de verre pendant que vous chauffez le soufre?
La poudre jaune a changé en un liquide jaune. Le liquide jaune devient alors d'une couleur rougeorange. Finalement, tout le liquide disparrait et une vapeur jaune-blanche se déplace à travers le tube.
Le soufre brûle avec une flamme bleue.
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Q3.
R3.
Décrire l'odeur provenant de l'ouverture dans le godet F6.
Une forte odeur qui choque.
Q4.
R4.
Quelle est la couleur de la solution d'indicateur dans le godet F6 après l'expérience?
Rouge/rose.
Q5.
R5.
Pourquoi l'indicateur change-t-il de couleur?
Le produit gazeux s'est dissout dans l'eau, rendant celle-ci acidique. L'indicateur est devenu rouge,
puisque c'est ça la couleur de l'indicateur dans une solution acide.
Q6.
R6.
Ecrire une équation avec des mots pour la combustion du soufre en présence de dioxygène.
dioxygène(g) + soufre(s) → dioxyde de soufre(g)
Q7.
Quelques combustibles, comme le charbon, contiennent du soufre comme impureté. Quand ces combustibles
brûlent, elles forment du dioxyde de soufre. En utilisant les observations de l'expérience précédente avec
l'indicateur universel, expliquer comment le fait de brûler du soufre dans l'environnement peut contribuer au
problème des pluies acides.
Quand du dioxyde de soufre formé dans la réaction ci-dessus mentionée se dissout dans l'eau du godet
F6, l'eau devient acide. De la même manière, le dioxyde de soufre provenant de la combustion du
soufre dans l'environnement peut se dissoudre dans la pluie qui tombe pour former un acide. Cette
"pluie acide" a des effets nuisibles sur la vie des plantes et des animaux.
R7.
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REACTION DU MAGNESIUM AVEC LE DIOXYGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instructions. De l'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les solutions de peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) se décomposent facilement. Il est dès lors recommandé
d'utiliser une solution fraîche de H2O2(aq) à 10%, chaque fois que l'expérience est faite, autrement les résultats
pourraient être différents de ceux qui sont décrits dans les réponses modèles.
Le H2O2(aq) doit être ajouté lentement au dioxyde de manganèse (MnO2(s)) dans le godet F1, car un dégagement
vigoureux du dioxygène pourrait forcer la solution à sauter à travers le tuyau en silicone vers le tube de verre. Pendant la
période de chauffage, un courant de bulles doit être maintenus dans le godet F6. Aussitôt que les bulles cessent, plus de
H2O2(aq) doit être ajouté au MnO2(s) pour produire plus de dioxygène. (L'addition de petits lots de 0,2 ml de H2O2(aq)
fonctionne bien.)
Quand vous chauffez le magnésium, ne bougez pas le microbrûleur d'un côté à l'autre. Si la flamme est tenue directement
sous le magnésium dans le tube, la température requise pour la réaction sera atteinte plus vite et la brillante lumière
blanche se fera voir en un temps relativement court.
La brillante flamme blanche qui est produite lorsque le magnésium brûle n'est pas aveuglante, comme dans le cas de
cette même expérience dans sa version à grande échelle. Ainsi, les étudiants peuvent observer le contenu du tube de
verre sans être obligés de regarder à côté.
Quand l'oxyde de magnésium solide est mélangé à de l'eau, il ne se dissout pas immédiatement. Pour cette raison, la
solution d'indicateur universel a l'apparence verte quand elle est juste ajoutée au godet E3. Le MgO(s) se dissout
lentement dans l'eau, faisant que l'indicateur tourne aux couleurs pourpre ou violette au fur et à mesure que l'hydroxyde de
magnésium basique est formée.
MgO(s) + H2O(l) →
Mg(OH)2(aq)
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif. Si du H2O2(aq) est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue
contenant du H2O2(aq) vers le haut. Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du
peroxyde d'hydrogène est jeté dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme du comboplate® ou du tube collecteur de gaz. Ils sont faits
en plastique et fondraient.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas inhaler la vapeur ou boire le liquide.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Décrire l'apparence de la poudre de magnésium.
Elle est de couleur argent-grisâtre.
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Q2.
R2.
Qu'avez-vous observé dans le tube de verre pendant le chauffage du magnésium en présence de dioxygène?
La poudre de couleur argent-grisâtre commence à devenir sombre. Et puis la poudre s'enflamme. La
flamme était brillante et de couleur blanche. Pendant que le chauffage continue, des étincelles
blanches sont produites. Un nuage blanc se forme dans le tube. (Celà pourrait ne pas être facilement
détecté car le nuage se dépose rapidement sous forme de solide blanc sur le verre.)
Q3.
R3.
Que voyez-vous à l'intérieur du tube de verre après le chauffage? (Note: il est courant de voir un résidu noir se
former au fond du tube de verre là où le microbrûleur était tenu, mais celà ne fait pas parti du produit.)
Il y a une poudre blanche dans le tube de verre là où le magnésium était initialement déposé. La paroi
du tube de verre abritant la poudre contient un dépôt solide et blanc, ce qui fait qu'elle apparaît
nuageuse.
Q4.
R4.
Quelle est la couleur de la solution d'indicateur universel dans le godet E3?
Verte.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur de la solution d'indicateur dans le godet E3 après environ 5 minutes?
Pourpre ou violette.
Q6.
R6.
Est-ce que la solution du produit est acide ou basique?
Basique.
Q7.
R7.
Quel produit est-t-il formé quand le magnésium brûle en présence de dioxygène?
Oxyde de magnésium.
Q8.
R8.
Pourquoi est-ce que l'indicateur change de couleur dans le godet E3?
Le produit solide s'est lentement dissout dans l'eau, rendant celle-ci basique. L'indicateur tourne au
pourpre, puisque c'est ça la couleur de l'indicateur dans une solution basique.
Q9.
R9.
Ecrire une équation avec des mots pour la combustion du magnésium en présence de dioxygène.
Dioxygène(g) + Magnésium(s) → Oxyde de magnésium(s)
Q10. Ecrire une équation-bilan équilibrée pour la combustion du magnésium en présence de dioxygène.
R10. O2(g) + 2Mg(s) → 2MgO(s)
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DECOMPOSITION DU CARBONATE DE CUIVRE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instructions. Pour le test de l'étape 2, la plupart
des acides de diverses concentrations peuvent être utilisés. Cependant, le carbonate de cuivre(II), ne réagit pas
avec l'acide chlorhydrique dilué. Mais il réagit avec l'acide sulfurique dilué.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Le carbonate de cuivre se décompose à de hautes températures. Il est dès lors important de se concentrer sur
le chauffage du carbonate de cuivre et éviter de chauffer et fondre le tuyau en silicone.
Quand on chauffe le cabonate de cuivre(II), du dioxyde de carbone est produit et celà a tendance à forcer le carbonate de
cuivre(II) dans le tuyau en silicone. C'est pourquoi il vous est conseillé de laisser de l'espace au dessus du solide, en vue
de permettre au gaz produit de se déplacer à travers l'espace créé, les godets, et le tuyau en silicone. On s'assurerait
que l'espace est disponible en tapotant régulièrement le tube de verre contenant le carbonate de cuivre(II).
Les quelques premières bulles provenant du godet F4 ne sont pas encore du dioxyde de carbone. Elles contiennent de
l'air, qui est dans le tuyau de silicone tout comme dans le tube de verre.
Quand le chauffage est complété/interrompu, l'eau de chaux claire du godet F4 se déplace à travers le tuyau de silicone,
tandis que le tube de fusion se contracte au refroidissement. Pendant ce moment, l'eau de chaux absorbe le dioxyde de
carbone dans le tube, réduisant ainsi davantage le volume de gaz. L'eau de chaux se déplace vers le haut et absorbe
encore plus de dioxyde de carbone. Si le tuyau en silicone n'est pas déconnecté du tube de verre au bon moment, l'eau
de chaux pourrait éventuellement se déplacer à travers le tube de verre. Celui-ci pourrait se casser s'il est toujours chaud
en ce moment.
Quand le tuyau en silicone est déconnecté, l'eau de chaux est aspirée vers le godet F4. On peut ainsi facilement voir
qu'elle est devenue laiteuse.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement
lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide quelconque est jeté dans l'oeil, rincer
immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries). Cette substance aidera
à neutraliser l'acide dans l'oeil. Le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes.Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur du CuCO3(s)?
Vert pâle.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il dans le godet A1? Expliquer votre observation.
Il y a un dégazage, ce qui suggère qu'un gaz est produit. Un solide jaune-verdâtre reste.
Q3.
R3.
Qu'observez-vous dans le godet F4?
Des bulles sont produites.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q4.
R4.
De quelle couleur est le solide qui reste dans le tube de fusion?
Noire.
Q5.
R5.
Que se passe-t-il dans le godet F4?
L'eau de chaux devient nuageux, quand le liquide retourne dans le godet.
Q6.
R6.
Qu'est ce qui soutient votre observation dans le godet F4?
Le dioxyde de carbone rend l'eau de chaux laiteuse (celà constitue un test d'identification du dioxyde
de carbone).
Q7.
R7.
Que se passe-t-il dans le godet A2?
Rien ne se passe.
Q8.
R8.
Quel est le nom du solide qui reste dans le tube de fusion après le chauffage ?
Oxyde de cuivre(II).
Q9.
R9.
Expliquer pourquoi votre observation dans Q7 est différente de votre observation dans Q2.
Dans Q2, l'acide sulfurique a réagi avec le carbonate de cuivre(II) pour former du dioxyde de carbone
gazeux comme l'un des produits, qui a été généré. Dans Q7, aucun gaz n'a été généré. Le carbonate de
cuivre s'est décomposé suite au chauffage: le dioxyde de carbone a été généré pendant le chauffage.
La couleur noire du résidû suggère qu'il s'agit de l'oxyde de cuivre. Celui-ci ne réagit pas avec l'acide.
Q10. Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a eu lieu dans cette expérience. Ecrire la couleur sous le
nom de chaque substance.
R10. carbonate de cuivre(II)(s) → oxyde de cuivre(II)(s) + dioxyde de carbone(g)
vert pâle
noir
incolore
Q11. Ecrire une équation chimique avec des formules pour la réaction dans Q10 ci-dessus.
R11. CuCO3(s) → CuO(s) + CO2(g)
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DECOMPOSITION DU CARBONATE D'AMMONIUM
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instructions. N'importe quel indicateur dont la
gamme de pH est connue peut être utilisé dans cette expérience.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie.
3. Astuces
On pourrait demander aux étudiants de sentir l'odeur du carbonate d'ammonium dans le récipient. On doit faire
attention quand l'on sent le carbonate d'ammonium de sorte que les vapeurs ne sont pas inhalées en grande
quantité. On peut sentir en bougeant une main au dessus d'un récipient ouvert et dans la direction du nez.
L'odeur peut être discutée à la fin de l'expérience, ou même un peu plus tard. C'est l'odeur de l'ammoniac. Il
sent car le carbonate d'ammonium se décompose en ammoniac et en dioxyde de carbone, même à des basses
températures. On demandera aux étudiants de se souvenir de l'odeur en vue de pouvoir identifier l'ammoniac.
Quand vous chauffez le carbonate d'ammonium dans le tube de fusion, essayez de chauffer à partir du fond du tube. Le
chauffage du tube près de l'ouverture pourrait fondre le tube en silicone et/ou les bras du microsupport dans lesquels le
tuyau en silicone est monté.
Quand le chauffage est terminé et/ou arrêté, l'eau du godet F4 tend à monter dans le tuyau en silicone. Ne permettez pas
à l'eau d'aller dans le tube de fusion, car celui-ci pourrait se casser s'il est encore chaud.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'ammoniac, produit à partir de la décomposition du carbonate d'ammonium, est un gaz toxique. Evitez d'en
inhaler de grandes quantités de vapeurs. Rassurez-vous que l'expérience est effectuée dans un endroit bien
ventilé.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes.Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
De quelle couleur est l'indicateur universel avant de l'ajouter à l'eau?
Orange.
Q2.
R2.
De quelle couleur est l' indicateur universel après l'avoir ajouté à l'eau ?
Verte.
Q3.
R3.
Que se passe t-il dans le godet F4 quand le chauffage continue?
Des bulles peuvent être observées.
Q4.
R4.
Que se passe t-il dans le tube de fusion quand le chauffage continue?
Des bulles et un liquide dans le tube de fusion, qui suggèrent qu'un gaz et de l'eau ont été formés.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur du mélange dans le godet F4?
Pourpre.
Q6.
R6.
Est-ce que le mélange du godet F4 est acide ou basique après le chauffage?
Basique.
Q7.
R7.
Pourquoi est-ce que le mélange du godet F4 tourne au basique?
Le gaz qui a fait des bulles dedans est basique.
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Q8.
R8.
Que sent-on?
Ammoniac.
Q9.
R9.
Qu'est ce qui reste dans le tube de fusion?
Rien ne reste dans le tube de fusion.
Q10. Ecrire une équation avec formules pour la réaction de cette expérience.
R10. (NH4)2CO3(s) → 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(l)
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REDUCTION DE L'OXYDE DE CUIVRE(II)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel d'instructions. On a besoin d'eau de robinet. Noter que
dans les versions antérieures des manuels, on faisait réagir des bobines de zinc ou de fer galvanisés avec de
l'acide chlorhydrique. La bobine a éte remplacée par de la poudre de zinc.
2. Matériel
Tout l'équipement requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Rassurez-vous que le tube de verre contenant l'oxyde de cuivre (CuO(s)) est tenu horizontalement quand on
connecte aux tuyaux de silicone. Si le tube de verre est penché, le CuO(s) va descendre dans les godets F1 ou
F6, et il sera alors nécessaire de refaire l'expérience.
Ajouter lentement le HCl(aq) 5.5M au zinc dans le godet F1, autrement un intense dégagement de bulles dans F1
pourrait forcer la solution de monter vers le tuyau en silicone et le CuO(s) dans le tube de verre. Rassurez-vous que les
couvercles sont bien placés sur les godets F1 et F6 pour éviter une fuite d'acide et de dihydrogène du godet F1.
Ne bougez pas trop le microbrûleur quand vous chauffez. Le fait de garder la flamme au même endroit permet à la poudre
de CuO d'atteindre la température de réaction voulue assez rapidement. Pour la même raison, il n'est pas nécessaire
d'utiliser une grande quantité de poudre dans le tube de verre. Aussitôt que le tube de verre a refroidi, démonter le tout et
laver soigneusement la plaque à godets avec de l'eau.
La majeure partie du cuivre qui a collé aux parois du tube de verre peut être enlevée avec une bûchette, une allumette ou
un morceau de fil métallique. Des dépots difficiles à enlever dans le tube de verre, pourraient l'être en utilisant de l'acide
chlorhydrique ou de l'acide nitrique concentrés. Si le cuivre a réagi avec le verre de telle manière qu'il ne peut pas être
enlevé, le tube devra être remplacé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide quelconque est mis en contact avec la peau, rincer
immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent être
traitées dans un centre médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Ne permettez à personne d'approcher une flamme de l'ouverture du godet F1. Le dihydrogène gazeux généré
dans le godet F1 est fortement explosif. Rassurez-vous que la plaque à godets est écartée de toute source de
flamme après que le cuivre s'est formé.
Ne permettez jamais aux apprenants de jouer avec les allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou avec de la glace, et demander de l'assistance médicale en cas de nécessité.
L'alcool méthylique utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas en inhaler les vapeurs ou le boire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Que se passe-t-il lorsque l'on introduit du HCl(aq) 5.5 M dans le godet F1?
On peut voir des bulles dans la solution.
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Q2.
R2.
Pourquoi est-il nécessaire d'attendre l'apparition des premières bulles avant de chauffer le tube de verre?
Afin de s'assurer que la totalité de l'air a été purgé du système.
Q3.
R3.
Qu'est-il arrivé au CuO(s)?
Le solide de couleur noire (l'oxyde de cuivre CuO(s)) a viré au brun.
Q4.
R4.
Décrire tout autre changement survenu dans le tube de verre.
On observe un peu de liquide incolore près du tuyau de silicone raccordé au couvercle 2 du godet F6.
Q5.
D'après vos observations faites sur le solide dans le tube, peut-on dire qu'une réaction chimique a eu lieu?
Expliquer votre réponse.
Oui, car le solide noir est devenu brun.
R5.
Q6.
R6.
Que peuvent être les produits de cette réaction?
Le solide brun peut être du cuivre. Un peu de liquide incolore s'est formé dans la partie la plus froide du
tube. Ca pourrait être de l'eau.
Q7.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction chimique qui a donné lieu à la formation de dihydrogène à partir du Zn(s) et du
HCl(aq).
Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl2(aq) + H2(g)
R7.
Q8.
R8.
Comment vérifier que du dihydrogène gazeux (H2(g)) a bien été produit?
En piégeant le gaz qui s'échappe et en le brûlant à l'air. Si ce gaz est du dihydrogène, on entendra alors
une petite explosion caractéristique.
Q9.
R9.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction de l'oxyde de cuivre (CuO(s)) qui selon vous a eu lieu.
Cu(s) + H2O(l)
CuO(s) + H2(g) →
Q10. Suggérer comment on peut démontrer que l'eau est un produit de la réaction.
R10. Pour vérifier que de l'eau a été produite, on devra d'abord écarter l'éventualité de la présence d'eau
dans le dihydrogène généré par le mélange Zn/HCl. Pour celà, on devra sécher le dihydrogène en le
faisant barboter dans de l'acide sulfurique. Le dihydrogène sec pourra alors être introduit par l'une des
extrémités du tube contenant de l'oxyde de cuivre (CuO(s)).
Le sulfate de cuivre anhydre (CuSO4(s)) de couleur blanc gris, pourrait être ajouté à l'autre extrémité du
tube. Toute eau produite par la réduction de l'oxyde de cuivre, CuO(s), en cuivre (Cu(s)) réagirait alors
avec ce sulfate de cuivre anhydre et formerait le sulfate de cuivre hydraté de couleur bleue bien connue
(CuSO4.5H2O(s)).
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TITRAGE ACIDE/BASE-UNE INTRODUCTION
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. De l'eau de robinet est aussi
nécessaire.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans les Kits RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Les acides requis pour cette expérience sont l'acide chlorhydrique 0.10 M et l'acide sulfurique 0.10 M. L'acide
chlorhydrique (HCl) est un acide monoprotique et l'acide sulfurique (H2SO4) est diprotique. Les étudiants doivent
déduire celà de leurs résultats. Il est dès lors suggéré que l'enseignant transvase le HCl(aq) 0.1 M dans une
autre bouteille étiquetée Acide A 0.1 M, et le H2SO4(aq) 0.1 M dans une bouteille étiquetée Acide B 0.1 M.
Alternativement, les étiquettes figurant déjà sur les bouteilles peuvent être remplacées avec de nouvelles
étiquettes marquées "Acide A" et "Acide B" respectivement.
Le bout effilé d'une microspatule en plastique doit être utilisé pour mélanger les solutions pendant les titrages. Celà
permettra de déterminer le point de virage de manière plus exacte, autrement plus de gouttes d'hydroxyde de sodium
(NaOH(aq)) que celles nécessaires seront ajoutées à l'acide, avant que l'indicateur ne change de couleur. Rassurez-vous
que la microspatule est bien nettoyée avant d'agiter la prochaine solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sont corrosifs. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit
affecté doit être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir
un traitement médical.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive et si elle est jetée sur la peau, on rincera l'endroit affecté
avec de l'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Noter la couleur de la solution dans le godet A1.
Jaune/Orange.
Q2.
R2.
Noter la couleur de la solution dans le godet A2.
Rouge.
Q3.
R3.
Préparer un tableau ressemblant au Tableau 1 ci-dessous, et enregistrer le nombre de gouttes.
TABLEAU 1.
Acide utilisé
A
N ombre de gouttes
de l'Acide A
N ombre de gouttes
de N aOH
Moyenne nombre
de gouttes N aOH
5
5
5
5
5
5
5
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Q4.
R4.
Préparer un tableau ressemblant au Tableau 2 ci-dessous, et enregistrer le nombre de gouttes.
TABLEAU 2.
Acide utilisé
B
Nombre de gouttes
de l'Acide B
Nombre de
gouttes de NaOH
Moyenne nombre
de gouttes NaOH
5
5
5
10
10
10
10
Q5.
R5.
Quel est le rapport du volume de NaOH/acide A dans le titrage de l'acide A 0.10 M?
1:1.
Q6.
R6.
Quel est le rapport du volume de NaOH/acide B dans le titrage de l'acide B 0.10 M ?
2:1.
Q7.
R7.
Comparer vos réponses aux questions 5 et 6 ci-dessus et expliquer les résultats.
Le volume de solution d'hydroxyde de sodium 0.10 M requis pour titrer l'acide B était le double de celui
qui était requis pour l'acide A. Etant donné que le volume et la concentration des deux acides sont les
mêmes, celà indique que chaque molécule de l'acide A est une source d'un ion hydrogène ou proton
(monoprotique), tandis que chaque molécule de l'acide B est source des deux ions d'hydrogène ou
protons (diprotique). Des exemples de formules de deux acides comme ceux-là sont: HCl et H2SO4.
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INFLUENCE DES ACIDES ET ALCALIS DILUES SUR LES INDICATEURS
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instructions. De l'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie. Une feuille de papier
blanc est requis pour y placer le comboplate® en vue d'observer plus clairement les couleurs de l'indicateur.
3. Astuces
Les étudiants feront attention à ne pas jeter les acides ou les bases dans les autres godets, car celà ferait
qu'on obtienne de faux changements de couleurs avec les solutions d'indicateurs et les papier-indicateurs
utilisés.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sont corrosifs. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté
doit être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un
traitement médical.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive et si elle est jetée sur la peau, on rincera l'endroit affecté avec
de l'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Préparer un tableau ressemblant à celui illustré ci-dessous.
Voir Tableau 1.
Q2.
R2.
Compléter le tableau.
Tableau 1.
Q3.
R3.
Dans HCl(aq)
Dans H2SO4(aq)
Dans NaOH(aq)
Dans l'Eau de robinet
Couleur /indicateur
universel
rouge
rouge
bleu
vert
Couleur/ méthylorange
rouge
rouge
orange-jaune
orange
Couleur papier
indicateur universel
rouge
rouge
bleu
orange
Qu'avez-vous vu se passer dans cette expérience?
Les indicateur changent de couleurs dans différentes solutions.
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Q4.
R4.
Q5.
R5.
Q6.
R6.
Utiliser l'information sur le papier indicateur de pH pour classifier les substances comme "acides", "neutres" ou
"alcalines".
Acide: acide chlorhydrique et acide sulfurique
Neutre: eau de robinet
Alcaline: solution d'hydroxyde de sodium
Discuter dans votre groupe: Que signifie les mots "indicateur" et "indiquer" dans leur utilisation de tous les jours?
Pensez à quelques exemples quotidiens où ces mots sont utilisés.
Le mot "indiquer" veut dire "montrer": le clignoteur gauche de la voiture est allumé -celà montre qu'elle
va tourner à gauche.
Discuter dans votre groupe: En se basant sur l'expérience que vous venez d'effectuer, formuler une définition pour
un indicateur.
Un indicateur est .........
Un indicateur est ......... une substance chimique qui change de couleur, montrant que la substance avec
laquelle elle est en contact est acide, alcaline, ou neutre.
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REACTION DE L'ACIDE SULFURIQUE AVEC DE L'OXYDE DE CUIVRE(II)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est aussi
nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Le bout de la tige de verre doit être soigneusement chauffé dans la flamme du microbrûleur, en la passant à
travers une flamme un certain nombre de fois. La tige ne devrait pas être laissée dans la flamme pour
longtemps, car le bout serait tellement chaud que la solution du godet F1 se mettrait à bouillir. Celà pourrait
résulter en une perte de sulfate de cuivre dissout, car une certaine quantité de la solution serait expulsée du
godet.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement
médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes.Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de l'oxyde de cuivre(II)?
Noire.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il dans le godet F1 après quelque temps?
La couleur de la solution vire au bleu.
Q3.
R3.
Quels ions donnent ces couleurs à la solution?
Ions Cu2+.
Q4.
R4.
Qu'observez-vous dans le godet F1 après avoir laissé le comboplate® pour la nuit?
Des cristaux bleus se forment.
Q5.
R5.
Quelle est cette substance dans F1?
Des cristaux de sulfate de cuivre (CuSO4(s)).
(NB: En fait, c'est des cristaux de sulfate de cuivre pentahydrate, CuSO4.5H2O. Cependant, les
enseignants pourrait préférer un nom et une formule plus simples.)
Q6.
L'autre produit de la réaction dans F1 s'est évaporé quand vous avez chauffé la solution et laissé le comboplate®
durant la nuit. Qu'est ce que celà pourrait bien être?
Eau.
R6.
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Q7.
R7.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction chimique qui a eu lieu.
Acide sulfurique + oxyde de cuivre(II) → sulfate de cuivre + eau
Q8.
R8.
Regarder le nom des cristaux qui se sont formés pendant cette réaction. Ça s'appelle du SEL. Ce sel était préparé
par la réaction entre un acide et un oxyde de métal. Quelle partie du nom du sel provient de l'oxyde de métal?
La partie "cuivre" du nom sulfate de cuivre.
Q9.
R9.
Quelle partie du nom du sel provient de l'acide utilisé dans la réaction?
La partie "sulfate" du nom provient de l'acide sulfurique utilisé dans la réaction.
Q10. Quelle différence y aurait-il eu si vous aviez utilisé de l'acide chlorhydrique au lieu de l'acide sulfurique dans la
réaction?
R10. Le sel formé serait du chorure de cuivre.
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REACTION DES ACIDES AVEC L'HYDROXYDE DE SODIUM
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. De l'eau de robinet est aussi
nécessaire.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans les Kits RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
Une feuille de papier est requise, en vue d'y déposer le comboplate® pour mieux montrer les changements de
couleurs.
3. Astuces
Les étudiants doivent s'assurer qu'ils ne contaminent pas la solution d'acide sulfurique. La seringue devrait être
rincée avec de l'eau de robinet et soigneusement séchée après que l'acide chlorhydrique a été ajouté au godet
F3.
Il est essentiel d'ajouter la solution d'hydroxyde de sodium goutte à goutte aux étapes 8 et 9 du mode opératoire et
d'agiter entre l'ajout des gouttes. Il est souvent observé que la solution d'acide dans le godet change seulement de couleur
au point où la goutte d'hydroxyde de sodium a été ajoutée. Si la solution n'est pas agitée pour mélanger la solution
d'hydroxyde de sodium avec l'acide, l'étudiant pourrait ajouter beaucoup trop de gouttes de solution d'hydroxyde de
sodium aux godets F3 et F4, avant qu'il ne réalise que la solution du godet avait déjà changé de couleur.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sont corrosifs. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté
doit être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un
traitement médical.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive et si elle est jetée sur la peau, on rincera l'endroit affecté avec
de l'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle substance chimique est-elle dans le godet F1?
Eau de robinet.
Q2.
R2.
Quelle est la couleur de l' indicateur universel dans le godet F1?
Verte.
Q3.
R3.
A l'aide d'un papier indicateur de pH, expliquer la signification de la couleur de la solution dans F1.
L'eau de robinet est neutre.
Q4.
Ecrire le nom de la substance chimique, la couleur de l'indicateur universel, et la signification de la couleur dans le
godet F2.
Hydroxyde de sodium. Bleu. Solution alcaline.
R4.
Q5.
R5.
Quelle était la couleur de l'indicateur dans l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique dilués des godets F3 et F4
avant de commencer à ajouter la solution d'hydroxyde de sodium? Utiliser le papier indicateur de pH pour expliquer
la signification de ces couleurs.
Rouge. La solution est acide.
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Q6.
R6.
Que se passe-t-il quand vous ajoutez de l'hydroxyde de sodium aux solutions acides?
Les couleurs des godets F3 et F4 changent du rouge au vert.
Q7.
R7.
Expliquer dans vos propres mots ce que celà signifie.
L'ajout d'une solution alcaline (hydroxyde de sodium) aux solutions acides (acide sulfurique et
chlorhydrique) neutralise la solution acide. Dans la réaction entre l'acide et l'alcali, un produit neutre est
formé.
Q8.
Une piqûre de guêpe injecte un produit chimique alcalin dans la peau. Quel produit chimique domestique pourraiton utiliser pour contrer les douleurs causées par la piqûre de guêpe? Expliquer pourquoi.
Un acide domestique comme le vinaigre ou le jus de citron devrait donner un peu de soulagement.
L'acide neutralise l'alcali du dard de la guêpe.
R8.
Q9.
R9.
Une solution de bicarbonate de sodium apporte quelque soulagement quand appliquée sur une piqûre d'abeille.
Expliquer pourquoi c'est comme ça.
Les dards d'abeilles injectent un acide dans la peau. Le bicarbonate de sodium forme une solution
alcaline dans l'eau qui peut neutraliser l'acide du dard de l'abeille.
Q10. Pourquoi est-ce que le "Lait de Magnésie" soulage l'indigestion?
R10. L'indigestion a lieu des fois quand l'estomac produit des excès d'acide pendant le processus de
digestion. "Lait de Magnésie" est une solution alcaline et neutralisera l'excès de l'acide produit par
l'estomac.
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MICROCHIMIE
CHAPITRE III
REACTION DES METAUX DES GROUPES 1 ET 2 AVEC L'EAU
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. Dans la première partie les métaux potassium et
sodium sont requis, tandis que dans la deuxième partie, les granules de calcium et rubans de magnésium sont
requis. Il vous faut aussi de l'eau de robinet.
2. Matériel
La plupart du matériel dont vous avez besoin peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de
Microchimie du Centre RADMASTE. Vous aurez besoin d'un couteau et d'un attache-tout dans la première
partie.
3. Astuces
Partie 1: La Réaction des Métaux du Groupe 1 - Sodium et Potassium - avec l'Eau.
Le potassium et le sodium forment des oxydes quand ils sont exposés à l'air. Pour cette raison, ces métaux
sont conservés dans des bouteilles bien bouchées dans de la paraffine liquide. Utilisez un couteau ou un autre
objet convenable pour enlever des pièces de métal des bouteilles.
Même si les bouteilles sont conservées dans de la paraffine liquide, il pourrait toujours y avoir une couche
blanche d'oxyde autour de chaque pièce de métal. Cette couche protège partiellement le métal contre une
oxydation plus avancée et la réaction ne sera pas bien visible si la couche d'oxyde n'est pas enlevée. Maintenez
le métal en une position à l'aide de l'attache-tout et enlevez la couche blanche d'oxyde à l'aide du couteau.
Essayez de garder les dimensions des pièces de sodium et de potassium aussi proches que possibles pour
pouvoir bien comparer les vitesses de réaction de ces métaux avec l'eau.
Partie 2: La Réaction des Métaux du Groupe 2 - Magnésium et Calcium - avec l'Eau.
Les rubans de magnésium requis dans la 2 ème partie forment aussi une couche blanche d'oxyde quand ils
sont exposés à l'air. Cette couche d'oxyde donnent à ces rubans une apparence terne, et les rubans doivent
être frottés avec du papier de verre jusqu'à retrouver l'éclat, autrement il n'y aura pas de réaction.
Quand le calcium métal réagit avec de l'eau, un solide blanc, l'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2(s)), est formé.
Comme le godet F2 contient de l'indicateur universel, la solution devient pourpre et quand le calcium réagit avec
l'eau, il pourrait être difficile de voir le solide blanc. Dans ce cas, l'observation d'une solution laiteuse de mélange
pourpre dans le godet F2 est considérée comme indicateur de la présence du solide blanc et d'une solution
alcaline. Vous pouvez soulever le comboplate® au-dessus du niveau des yeux pour voir l'hydroxyde de calcium
solide qui s'est déposé.
Partie 3: Quel est le Gaz Produit quand un Métal du Groupe 1 ou du Groupe 2 Réagit avec l'Eau?
Dans la 3ème partie un test pour dihydrogène doit être effectué en tenant une flamme au -dessus du godet F1.
La présence de dihydrogène dans cette expérience n'est pas marquée par l'explosion aiguë caractéristique,
mais plutôt par une série d'explosions minimes quand le dioxygène autour de la flamme réagit avec le
dihydrogène qui s'échappe du godet.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Ne touchez pas le potassium et le sodium avec vos mains. Ils sont corrosifs et brûleront votre peau. Si les
métaux ou la paraffine liquide entre en contact avec votre peau, lavez soigneusement à l'eau la partie
affectée.
Ne permettez à personne de mettre une grande pièce de potassium ou de sodium dans l'eau. L'explosion peut
être très grande et causer des dégâts. Limitez les pièces de chaque métal à environ 2 mm x 2 mm. Si les
pièces sont très larges, le comboplate® pourrait craquer.
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Partie 1:
La Réaction des Métaux du Groupe 1 - Sodium et Potassium - avec l'Eau.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de la solution dans chaque godet? Quel est leur pH ?
Godet F1: vert, pH ~7 godet F2: vert, pH ~7.
Q2.
R2.
Qu'arrive-t-il au sodium lorsqu'il est introduit dans l'eau ?
Le sodium se précipite dans l'eau et un bruit de pétillement s'entend.
Q3.
R3.
Le pH de la solution du godet F1 a-t-il changé? Expliquer.
Oui, la couleur de la solution change du vert au pourpre, indiquant un changement de pH de ~7 à ~12/
13. Le sodium a réagi avec l'eau pour former une solution alcaline.
Q4.
R4.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction qui eu lieu dans le godet F1.
2Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g)
Q5.
R5.
Qu'arrive-t-il au potassium lorsqu'il est introduit dans l'eau ?
Le K(s) se précipite vigoureusement dans l'eau jusqu'à ce qu'il ait complètement réagi. Un bruit de
pétillement s'entend et quelques étincelles apparaissent.
Q6.
R6.
Le pH de la solution du godet F2 a-t-il changé? Expliquer.
Oui, la couleur de la solution change du vert au pourpre, indicant un changement de pH de ~7 à ~12/13.
Le potassium a réagi avec l'eau pour former une solution alcaline.
Q7.
R7.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction qui eu lieu dans le godet F2.
2K(s) + 2H2O(l) → 2KOH(aq) + H2(g)
Q8.
R8.
Comparer les vitesses de réaction du sodium et du potassium avec de l'eau.
La vitesse de réaction du potassium est plus grande que celle du sodium avec l'eau.
Partie 2:
La Réaction des Métaux du Groupe 2 - Magnésium and Calcium - avec l'Eau.
Q1.
R1.
Observez la couleur des solutions dans chaque godet et déduisez les valeurs de leurs pH.
Godet F1: pH ~7
godet F2: pH ~ 7
Q2.
R2.
Qu'est -ce qui arrive au magnésium quand il est ajouté à l'eau?
Le Mg(s) réagit très lentement avec l'eau. Les bulles de gaz se dégagent très lentement et un solide
blanc se forme.
Q3
R3.
Est-ce que le pH de la solution dans le godet F1change? (Expliquer).
Oui, la couleur de la solution change du vert au bleu foncé indicant un changement de pH de ~7 à ~11/
12. La réaction entre le magnésium et l'eau a produit une solution alcaline.
Q4.
R4.
Ecrire une équation chimique équilibrée représentant la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
Mg(s) + 2H2O(l) → Mg(OH)2(aq) + H2(g)
Q5.
R5.
Qu'est -ce qui arrive au calcium quand il est ajouté à l'eau?
Le calcium réagit avec l'eau en dégageant des bulles de gaz et en formant un solide blanc qui se
précipite au fond du godet.
Q6.
R6.
Est-ce que le pH de la solution du godet F2 change? (Expliquer).
Oui, la couleur de la solution change du vert au pourpre, indicant un changement de pH de ~7 à ~12/13.
La réaction entre le calcium et l'eau a produit une solution alcaline.
Q7.
R7.
Ecrire une équation chimique équilibrée représentant la réaction qui a eu lieu dans le godet F2.
Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(aq) + H2(g)
Q8.
R8.
Comparer les taux de réaction du calcium et du magnésium avec l'eau.
La vitesse de réaction du calcium avec l'eau est beaucoup plus grande que celle du magnésium avec
l'eau.
Q9.
Rappelez-vous de vos observations des parties 1et 2 pour les réactions du sodium et du magnésium avec de l'eau.
Quel métal réagit le plus vite avec l'eau: sodium ou magnésium ?
Sodium.
R9.
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Q10. Rapellez-vous de vos observations des parties 1et 2 pour les réactions du potassium et du calcium avec de l'eau.
Quel métal réagit le plus vite avec de l'eau: potassium ou calcium ?
R10. Potassium.
Q11. Est-ce que la réactivité des métaux des Groupes 1 et 2 augmente ou elle diminue avec l'augmentation du nombre
atomique dans le groupe?
R11. Augmente.
Q12. Est-ce que la réactivité des métaux des groupe 1 et 2 augmente ou elle diminue avec l'augmentation du nombre
atomique dans la période?
R12. Diminue.
Q13. Prédire si l'aluminium réagirait avec de l'eau plus vite ou plus lentement que le magnésium.
R13. Plus lentement.
Q14. Prédire si le beryllium réagirait avec de l'eau plus vite ou plus lentement que le magnésium.
R14. Plus lentement.
Q15. Quel gaz a été produit quand chacun des métaux des Groupes 1 et 2 étudiés, a réagi avec de l'eau?
R15. Dihydrogène.
Q16. Comment pourriez-vous identifier ce gaz sans devoir le capter?
R16. Une flamme d'allumette tenue au-dessus du godet dans lequel la réaction du métal avec l'eau est
entrain de prendre place devrait produire un bruit d'explosion quand le dihydrogène réagit avec de le
dioxygène de l'air.
Partie 3:
Quel est le Gaz Produit quand un Métal du Groupe 1 ou du Groupe 2 Réagit avec l'Eau?
Q1.
R1.
Que se passe-t-il avec l'allumette tenue au dessus du godet F1 ?
Une série de bruits d'explosion se fait entendre. Plus il y a de bulles dans le godet F1 plus grande sera
l'explosion.
Q2.
R2.
Quel est le nom du gaz produit ?
Dihydrogène.
Q3.
Utiliser votre connaissance de la réactivité des métaux des Groupes 1 et 2 avec de l'eau pour expliquer pourquoi le
sodium, le potassium et le magnésium n'étaient pas utilisés dans l'identification du dihydrogène.
Le sodium et le potassium réagissent trop rapidement avec l'eau. Le magnésium réagit trop lentement.
R3.
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REACTIONS DES METAUX AVEC DES SOLUTIONS DE SELS DE METAUX
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. Cette expérience a besoin de 1 M de solution de
sulfate de fer(II). Cette solution est généralement de couleur vert pâle. Elle est facilement oxydée par l'air en
sulfate de fer(III) de couleur brune. Si votre solution de FeSO4(aq) est brune ou brune-verte elle devrait être jetée
et remplacée par une solution fraîche.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Quand vous ajoutez des poudres de métaux aux petits godets, vous devez faire attention à ne pas verser dans
les godets avoisinant. Ceci pourrait résulter en l'observation de réaction là où elle ne devrait pas avoir lieu.
Le comboplate® devrait être vu d'en haut ou de côté pour faire les observations. Les caractéristiques des réactions comme
la production de bulles sont mieux vues d'en haut tandis que les changements de couleur des solutions ou des poudres
de métaux sont mieux vus de côté.
Il est important de faire les observations finales après environ 3 minutes parce que certaines réactions sont plus lentes
que les autres. Ex. le zinc réagit avec le sulfate de fer(II) après ~ 2 minutes. Les changements de couleur aussi ont lieu
après un certain temps.
Un métal ne réagira pas avec la solution de son propre sel.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Les solutions de sulfate de métaux sont nuisibles quand elles sont avalées ou absorbées par la peau. Elles
sont irritantes pour la peau et les yeux.
Assurez-vous que les élèves lavent soigneusement leurs mains après avoir complété leur expérience.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Notez vos observations dans un tableau ressemblant au Tableau 1 donné ci-dessous. Décrivez ce que vous
voyez; s'il n y a pas de changement, indiquez-le également.
Tableau 1
C uSO4(aq)
FeSO4(aq)
ZnSO4(aq)
C u(s)
X
X
X
Fe(s)
La limaille de fer prend
la couleur de cuivre. La
solution de sulfate de
cuivre change du bleu
foncé au bleu clair.
X
X
Zn(s)
La poudre de z inc
prend la couleur de
Après ± 2 minutes,de
cuivre et de petites
petites bulles se
bulles se forment autour forment à la surface de
de la poudre. La
la poudre de z inc et
montent doucement à la
solution de sulfate de
surface de la solution.
cuivre change du bleu
foncé au bleu clair.
X
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Q2.
R2.
Q3.
R3.
Q4.
R4.
Des trois métaux étudiés, quel est le métal qui a la plus grande tendance à réagir avec les solutions aqueuses de
sels de métaux?
Donner une raison pour cette réponse.
Zinc, parce qu'il a réagi avec toutes les solutions de sels de métaux, à l'exception de la solution de
sulfate de zinc.
Quel est le métal qui montre la plus faible tendance à réagir avec les solutions aqueuses de sels de métaux?
Donner une raison pour cette réponse.
Cuivre, parce qu'il n'a réagi avec aucune des solutions de sels de métaux.
Donner une classification des métaux, du plus réactif au moins réactif.
A partir des réactions des 3 métaux testés, on peut déduire que le zinc est le plus réactif suivi par le fer
et enfin par le cuivre; c-à-d :
Zn(s) > Fe(s) > Cu(s)
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LES OXYDES DE METAUX SONT-ILS ACIDES OU BASIQUES?
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. Pour l'oxyde de sodium, on utilise le peroxyde de
sodium (Na2O2(s)). Ceci parce qu'il est plus facile à trouver. Les oxydes de métaux plus réactifs donnent de
meilleurs résultats. D'autres oxydes de métaux comme l'oxyde de plomb(II) et l'oxyde de cuivre(II) ne donnent
pas de résultat positif parce qu'ils ne réagissent pas avec l'eau. Les oxydes de métaux choisis sont ceux qui
sont plus réactifs et les résultats des tests sont visibles après une courte période. L'eau de robinet est
nécessaire dans cette expérience. La solution d'indicateur universel est utilisée dans cette expérience même si
tout indicateur dont l'éventail de pH est connu peut être utilisé.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Quand l'oxyde de sodium est ajouté , la couleur de l'eau ne vire pas au violet. Il y a cependant un changement
de couleur de l'olive au vert foncé. Les élèves devraient être capables de noter ce changement de nuance du vert
et donc une augmentation du pH vers le côté basique (pH entre 7.5 et 9.5). Ce changement de pH peut être
aussi noté quand on compare des mélanges contenant de l'oxyde de sodium avec ceux contenant seulement
de l'eau.
Le pH de l'eau de robinet n'est pas nécessairement 7 partout. Il dépend de l'origine de l'eau et des produits de purification
utilisés. Gardez ça en tête quand vous remplissez le Tableau 1.
Il est important d'utiliser une microspatule propre pour transférer chaque oxyde de métal dans les godets A pour qu'il n'y
ait pas de contamination entre les godets.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'oxyde da calcium est une base forte. Il forme un alcalin corrosif avec de l'eau. Si la poudre entre en contact
avec la peau, veuillez laver à grande eau la région affectée.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Préparez un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous dans votre cahier d'exercice.
Tableau 1
Godet
Q2.
R2.
Couleur de l'
Indicateur
pH
Acide/Base
Substance
Ajoutée
Couleur du
Mélange
pH
Acide/Base
A1
vert/olive
7
neutre
o xyd e d e
sodium
verte foncée
7.5-9.5
b ase
A2
vert/olive
7
neutre
o xyd e d e
calcium
violette
9.5-14
b ase
A3
vert/olive
7
neutre
o xyd e d e
magnesium
verdâtre-violette
9.5-14
b ase
A4
vert/olive
7
neutre
rien
vert/olive
6.5-7.5
neutre
Observez et notez la couleur de l'indicateur dans l'eau pour chaque godet dans la deuxième colonne du Tableau 1.
Voir Tableau 1.
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Q3.
R3.
Q4.
Observez et notez la couleur de l'indicateur du mélange dans les godets A1, A2 et A3 dans la sixième colonne du
Tableau 1.
Voir Tableau 1.
R4.
Utilisez la carte de couleurs de l'indicateur universel dans le kit pour déduire le pH correspondant à chaque couleur
enregistrée dans votre tableau.
Voir les 4ème et 7ème colonnes du Tableau 1.
Q5.
R5.
A partir des valeurs du pH, précisez pour chaque solution si elle est acide, basique ou neutre.
Voir la dernière colonne du Tableau 1.
Q6.
R6.
Les oxydes de métaux sont-ils acides ou basiques?
Les oxydes de métaux sont des oxydes basiques.
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REACTIVITE DES ELEMENTS DU GROUPE 7
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Les solutions doivent être soigneusement agitées pour bien observer les changements de couleur.
Il peut parfois arriver que les changements de couleurs attendus ne soient pas observés. Ceci donnerait l'impression que
l'expérience n'a pas marché. Toutefois, les solutions d'halogènes se détériorent avec le temps. En particulier, les solutions
de chlore perdent le dichlore gazeux très rapidement. Si le changement de couleur n'a pas lieu, l'enseignant devrait refaire
l'expérience avec une solution fraîche d'halogène.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le dibrome a une haute pression de vapeur. La vapeur au-dessus de la solution va expandre avec la montée
de température. Il doit donc être tenu à l'abri de la chaleur et de la lumière dans une bouteille bien fermée.
Les halogènes sont corrosifs. Eviter tout contact entre les solutions de dibrome, diiode et de dichlore avec les
vêtements ou la peau. Bien laver les mains si par hasard il y a contact entre une des solutions avec la peau.
Les solutions de dibrome, de diiode et de dichlore forment des fumées toxiques. Eviter d'inhaler ces fumées et
assurez-vous que l'expérience a lieu dans un endroit bien ventilé.
Les solutions d'halogènes et d'halogénures sont bien connues comme cause de troubles gastro-intestinaux,
endocriniens, respiratoires et du comportement. Les solutions d'iodure de sodium, bromure de sodium doivent
par conséquent être manipulées avec soin.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
La couleur des solutions des godets B1 à B3 a-t-elle changé ? Si oui, quels sont les changements de couleurs?
Godet B1: Pas de changement de couleur.
Godet B2: La couleur a viré au jaune-brun.
Godet B3: La couleur a viré au brun foncé.
Q2.
R2.
Expliquer les réponses à la question 1, à l'aide d'équation-bilans.
Godet B1: La réaction n'a pas lieu.
Godet B2: Cl2(aq) + 2NaBr(aq) → 2NaCl(aq) + Br2(aq)
Godet B3: Cl2(aq) + 2NaI(aq) → 2NaCl(aq) + I2(aq)
Q3.
R3.
La couleur des solutions des godets B4 à B6 a-t-elle changé ? Si oui, quels sont les changements de couleurs?
Godet B4: Pas de changement.
Godet B5: Pas de changement.
Godet B6: La couleur a viré au brun foncé.
Q4.
R4.
Expliquer les réponses à la question 3 à l'aide d'équation-bilans.
Godet B4: La réaction a eu lieu.
Godet B5: Pas de réaction.
Godet B6: Br2(aq) + 2NaI(aq) → 2NaBr(aq) + I2(aq)
Q5.
R5.
La couleur des solutions des godets B7 à B9 a-t-elle changé ? Si oui, quels sont les changements de couleurs?
Dans les godets B7 à B9, il n'y avait pas de changement de couleur.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q6.
R6.
Expliquer vos réponses à la question 5 à l'aide d'équation-bilans.
Godet B7: Pas de réaction.
Godet B8: Pas de réaction.
Godet B9: Pas de réaction.
Q7.
R7.
Quel dihalogène était le plus réactif vis à vis des ions halogénures ?
Dichlore.
Q8.
R8.
Quel dihalogène était le moins réactif vis à vis des ions halogénures ?
Diiode.
Q9.
Observer un tableau périodique. En quoi l'ordre des halogènes du Groupe 7 est-il comparable à celui de la réactivité
de ces halogènes?
La réactivité de ces halogènes diminue de haut en bas dans le groupe.
R9.
Q10. Prévoir la réactivité de F2(g) et en donner les raisons.
R10. Comme la réactivité diminue de haut en bas dans le Groupe 7, on peut prédire que F2(g) est le plus
réactif des halogènes parce qu'il est au sommet du groupe.
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PREPARATION DE CHLORURE DE FER(III)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont énumérés dans le manuel. L'eau de robinet est aussi nécessaire. Cette procédure
nécessite 5.5 M d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) à diluer à 2.75 M. Rappelez-vous de toujours ajouter l'acide
dans l'eau et non l'inverse. Si vous ajoutez 5.5 M d'acide chorhydrique à du permanganate du
potassium, les godets du comboplate® peuvent être endommagés.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
En diluant les 5.5 M d'acide chlorhydrique (HCl(aq)), assurez-vous que la seringue ne contient pas d'eau. Si
elle en contient, la concentration de HCl(aq) préparée dans le godet E6 sera moins de 2.75 M. Ceci pourrait
affecter la préparation désirée parce que la vitesse de libération du dichlore du godet F1 sera basse.
Ajoutez les 2.75 M HCl(aq) lentement au permanganate de potassium (KMnO4(s)), autrement le vigoureux
bouillonnement dans le godet F1 peut forcer la solution vers le haut dans le tuyau en silicone et de là sur le fer dans le
tube de verre, ce qui nécessiterait de recommencer l'expérience .
Avant de chauffer le fer dans le tube de verre, assurez-vous que les bulles de dichlore qui passent dans l'eau du godet F6
apparaîssent à un rythme régulier. Si le rythme de production de bulles est bas, ça signifie que le dichlore n'est pas
produit assez rapidement dans le godet F1 et ceci pourrait résulter en préparation du chlorure de fer(II) au lieu chlorure de
fer(III). Quand le chlorure de fer(II) est dissout dans l'eau, il produit un précipité vert avec d'ammoniaque 2 M.
Le chlorure de fer(II) peut aussi être produit si la température de la flamme utilisée pour chauffer le fer n'est pas assez
élevée. Essayez de maintenir le microbrûleur plein d'alcool dénaturé pour assurer une intense flamme. Pendant le
chauffage, il ne faut pas bouger le microbrûleur d'un côté à l'autre. Maintenir la flamme en une seule position permet à la
poudre de fer d'atteindre rapidement la température de réaction requise. Pour cette raison, ce n'est pas nécessaire
d'utiliser une grande quantité de poudre de fer dans le tube de verre.
Aussitôt que le tube de verre a refroidi, séparez le matériel et lavez soigneusement le comboplate® avec de l'eau.
Remplissez le godet F1 avec de la solution de peroxyde d'hydrogène à 10%, autrement le godet serait taché de brun.
Cette solution enlève efficacement la plus grande partie des taches brunes et réagit avec le KMnO4(s) qui est resté dans
le godet pour produire une solution claire. Celle-ci peut être enlevée du godet à l'aide d'une micropipette et être utilisée
plusieurs fois pour netttoyer les godets tachés des comboplates® des autres élèves.
L' eau de robinet dans certains endroits peut avoir une haute teneur en dichlore; donc, dépendant de la région où
l'expérience est faite, un précipité blanc de chlorure d'argent (AgCl(s)) peut être obtenu quand l'eau de robinet est testé
avec de la solution de nitrate d'argent (AgNO3(aq)). Ceci n'est généralement pas un problème, comme le précipité de
chlorure d'argent obtenu après la production de chlorure de fer(III) (FeCl3(aq)) est en grande quantité et donc plus visible
que celui dû à la teneur en dichlore de l'eau de robinet.
La plupart du chlorure de fer(III) qui adhère aux parois internes du tube de verre après le test des ions peut être gratté avec
un cure-dents, allumette ou un morceau de fil. Les dépôts récalcitrants peuvent être enlevés avec de l'aqua regia (une
solution consistant en 2 parties de conc. d'acide chlorhydrique avec 1 partie de conc. d'acide nitrique). S'il y a eu
interaction entre le chlorure de fer et le tube de verre de façon qu'il ne puisse pas être enlevé, le tube devra être remplacé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, et l'acide nitrique (HNO3(aq)) sont corrosifs. Si un des acides entre en
contact avec la peau, il faut laver immédiatement la partie affectée à grande eau. Des brûlures sévères
doivent être référées pour consultation médicale.
L'ammoniaque (NH3(aq)) est une base. Si une base entre en contact avec la peau, traitez comme décrit cidessus pour les brûlures par acides.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Le dichlore est un gaz toxique, piquant. Il ne faut pas inhaler les fumées. Assurez-vous que l'expérience a lieu
dans une salle bien ventilée.
Le permanganate de potassium est un poison. Laver soigneusement vos mains si par hasard un crystal entre
en contact avec la peau.
La solution de dichlore formée dans le godet F6 pendant l'expérience est corrosif. Lavez bien vos mains après
l'expérience et évitez que la solution dans le godet F6 entre en contact avec tout vêtement parce que c'est un
décolorant.
L'argent est un métal cher. Les solutions de nitrate d'argent sont aussi chères et ne doivent pas être gaspillées!
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Que se passe-t-il à l'intérieur du tube de verre?
Une vapeur jaune-orangée est apparu, s'est déplacée vers les parties plus froides du tube de verre et a
formé un dépôt rouge-orangé.
Q2.
R2.
Quelle est la couleur de la solution dans le godet A1?
Orange pâle.
Q3.
R3.
Que se passe-t-il dans le godet A1 lorsque de l'ammoniaque est ajoutée?
Un précipité brun s'est formé.
Q4.
R4.
Que se passe-t-il dans le godet A3 lorsque la solution de nitrate d'argent est ajoutée?
La solution devient laiteuse et un précipité blanc se dépose.
Q5.
R5.
Que déduire du test fait sur la solution du godet A1 avec de l'ammoniaque 2 M? Justifier votre réponse.
La solution contient du fer(III), car l'hydroxyde de fer(III) est un solide brun insoluble dans l'eau.
Q6.
Que déduire du test fait sur la solution du godet A3 avec des solutions d'acide nitrique et de nitrate d'argent?
Justifier votre réponse.
La solution contient du chlorure d'argent, car le chlorure d'argent est un solide blanc insoluble dans
l'eau.
R6.
Q7.
R7
Expliquer comment vos réponses aux questions 5 et 6 suggèrent que le chlorure de fer(III) a été produit par une
réaction entre le fer et le dichlore.
Le produit de la réaction a tésté positivement pour le fer(III) et pour Cl-.
Q8.
R8.
Ecrire l'équation-bilan de la réaction qui a lieu dans le tube de verre entre le Fe(s) et le Cl2(g).
2Fe(s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3(s)
Q9.
R9.
Quel type de réaction s'agit-il? Justifier votre réponse en utilisant des équation-bilans appropriées.
Rédox. Le réducteur est le fer (Fe(s)). La perte d'électrons par les atomes de Fe est representée par
l'équation de demi-réaction d'oxydation comme: Fe →
Fe3+ + 3eL'oxydant est le dichlore (Cl2(g)). Les atomes de dichlore acceptent les électrons comme représenté par
2Cll'équation de demi-réaction de réduction: Cl2 + 2e- →
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PREPARATION DU CHLORURE DE CUIVRE(II)
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont énumérés dans le manuel. On a aussi besoin d'eau de robinet. Cette procédure
nécessite 5.5 M d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) à diluer à 2.75 M. Souvenez-vous de toujours ajouter l‘acide
dans l'eau et jamais l'inverse. Si vous ajoutez 5.5 M d'acide chlorhydrique au permanganate de
potassium, vous endommagerez les godets du comboplate®.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Ajoutez 2.75 M d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) lentement au permanganate de potassium (KMnO4(s)),
autrement le vigoureux bouillonnement dans le godet F1 peut forcer la solution vers le haut dans le tuyau en
silicone et de là sur le cuivre dans le tube de verre, ce qui nécessiterait de recommencer l'expérience.
Aussitôt que le tube de verre a refroidi, séparez le matériel et rincez soigneusement le comboplate® avec de l'eau.
Remplissez le godet F1 avec la solution de peroxyde d'hydrogène à 10%, autrement le godet sera taché de brun.
L'eau de robinet dans certaines régions a une teneur élevée en chlorure. Donc, dépendant de la région dans laquelle
l'expérience a lieu, un précipité blanc de chlorure d'argent (AgCl(s)) peut être obtenu quand l'eau de robinet est testée
avec la solution de nitrate d'argent (AgNO3(aq)). Ceci n'est généralement pas un problème, car le précipité de chlorure
d'argent obtenu après la production de chlorure de cuivre(II) (CuCl2(aq)) est d'une quantité plus grande et donc plus
visible, que celui dû à la teneur en chlorure de l'eau de robinet.
La plupart du chlorure de cuivre(II) qui adhère aux parois internes du tube de verre après les tests des ions peut être gratté
et enlevé à l'aide d'un cure-dents, une allumette ou un morceau de fil. Les dépôts récalcitrants sur le tube de verre peuvent
être enlevées par l'aqua regia (une solution consistant en 2 parties de conc. d'acide chlorhydrique avec 1 partie de conc.
d'acide nitrique). S'il y a eu interaction entre le chlorure de cuivre avec le verre de sorte qu'on ne peut pas l'enlever, alors le
tube doit être remplacé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, et l'acide nitrique (HNO3(aq)) sont corrosifs. Si l'un des acides entre
en contact avec la peau, il faut laver immédiatement la partie affecté à grande eau. Des brûlures sévères
doivent être référées pour consultation médicale.
L'ammoniaque (NH3(aq)) est une base. Si une base entre en contact avec la peau, traitez comme décrit cidessus pour les brûlures par acides.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Le dichlore est un gaz toxique, piquant. Il ne faut pas inhaler les fumées. Assurez-vous que l'expérience a lieu
dans une salle bien ventilée. Le permanganate de potassium est un poison. Lavez soigneusement vos mains si
par hasard un crystal entre en contact avec la peau.
La solution de dichlore formé dans le godet F6 pendant l'expérience est corrosif. Lavez bien vos mains après
l'expérience et évitez que la solution dans le godet F6 entre en contact avec tout vêtement parce que c'est un
décolorant.
L'argent est un métal cher. Les solutions de nitrate d'argent sont aussi chères et ne doivent pas être gaspillées!
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Noter ce qui se passe à l'intérieur du tube de verre .
La poudre de cuivre à l'intérieur du tube commence à bouillonner. Quand on continue à chauffer, un
dépôt jaune-orangé peut être vu à l'une ou aux deux extrémités du tube de verre. Des gouttelettes bleunoires peuvent être vues sur le verre immédiatement au-dessus du cuivre chauffé. Dans certains cas si
on observe de très près, un solide jaune-vert est visible à l'intérieur du tube.
Q2.
R2.
Que reste-t-il dans le tube de verre après refroidissement?
Il y a maintenant un dépot jaune à l'intérieur du tube de verre refroidi, là où on voyait des gouttelettes
bleu-noires sur le verre chaud.
Q3.
R3.
Que pourrait être ce produit? Justifiez votre réspose.
Ce produit jaune est le chlorure de cuivre(II) (CuCl2(s)). Avant le chauffage, il y avait seulement de la
poudre de cuivre (Cu(s)) à l'intérieur du tube de verre. Une coulée de dichlore (Cl2(g)) s'est étendue sur
le cuivre en provenance du générateur de dichlore dans le godet F1. Le nouveau produit jaune doit
donc provenir de la combinaison entre le Cu(s) et le Cl2(g) dans un environnement chauffé.
Q4.
R4.
Quelle est la couleur de la solution?
Bleue pâle.
Q5.
R5.
Que se passe-t-il dans le godet A1?
La solution est devenue bleue foncée.
Q6.
R6.
Que se passe-t-il dans le godet A3?
La solution est devenue laiteuse et un précipité blanc s'est formé.
Q7.
Que déduire du test de la solution du godet A1 avec de l'ammoniaque? Justifier votre réponse et écrire une
équation-bilan équilibrée pour la réaction observée.
La solution contient du cuivre(II). Les ions bleus de Cu2+(aq) forment des ions bleu foncé (Cu(NH3)42+(aq))
avec l'ammoniaque.
R7.
Cu2+(aq) + 4NH3(aq) →
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Cu(NH3)42+(aq)
Que déduire du test de la solution du godet A3 avec l'acide nitrique et la solution de nitrate d'argent? Justifier votre
réponse.
La solution contient du chlorure d'argent, car le chlorure d'argent est un solide blanc insoluble dans
l'eau.
Quel produit s'est-il formé à partir du cuivre et du dichlore?
Chlorure de cuivre(II) (CuCl2(s)).
Q10. Ecrire l'équation-bilan de la réaction qui a eu lieu entre le dichlore et le cuivre.
R10. Cu(s) + Cl2(g) → CuCl2(s)
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INDICATEURS ACIDE/BASE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. Vous aurez aussi besoin d'eau de robinet. La
deuxième partie mentionne le vinaigre blanc, Sprite et eau savonneuse comme éléments possibles pour le test,
mais les autres solutions domestiques peuvent aussi être utilisées.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou dans le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Les étapes 3 et 7 dans cette procédure utilisent une micropipette à mélanger. Celle-ci est une micropipette vide
utilisée pour sucer le contenu d'un godet pour le mélanger. Les élèves doivent être rappelés de rincer la
micropipette mélangeuse après l'étape 3, sinon la solution acide restée dans la micropipette peut être mélangée
avec la solution basique à l'étape 7.
Les valeurs de pH et les couleurs de l'indicateur universel dans le Tableau 2 des réponses modèles ont été obtenues avec
des échantillons d'eau et solutions d'indicateurs universels de notre laboratoire. Il ya différentes concentrations
d'indicateurs disponibles, et les échantillons d'eau dans votre région peuvent avoir des valeurs de pH variées. Comme
résultat, il est possible que vos élèves aient des couleurs d'indicateur universel qui diffèrent légèrement de celles
présentées au Tableau 2. Notez que les réponses servent seulement de guide et que les valeurs de pH proposées
correspondent aux solutions préparées dans les godets A1 à A7.
L'éxtrémité étroite de la microspatule en plastique est utilisée pour remuer les solutions dans chaque godet après addition
de l'indicateur. Ceci permettra une meilleure observation de la couleur. Assurez-vous que la microspatule est lavée avant
de remuer une solution différente.
Sprite, vinaigre blanc et eau savonneuse ne sont pas les seules solutions qui peuvent être utilisées dans la Partie 2.
Exemples d'autres matières qui peuvent être testées sont: eau salée, eau sucrée, eau savonneuse en provenance de
savon en poudre, Handy Andy, jus de citron, etc. Les élèves peuvent être encouragés à amener différents échantillons
d'eau de leurs maisons. Les manuels de travail peuvent être facilement changés pour inclure ces articles.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement rincée à grande eau.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive et tout débordement sur la peau doit être traité par rinçage à
l'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Partie 1:
Q1.
Quelle zone de pH le Methyl orange et la Phénolphtaléine changent-elles de Couleur?
Observer la couleur de la solution dans chacun des godets et écrire la consigner dans le Tableau 2 ci-après.
Utiliser le Tableau 1 pour déterminer le pH à partir de la couleur de la solution dans chacun des godets A1 à A7.
Ecrire la valeur de chaque pH dans le tableau 2.
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Tableau 1. Table de l'indicateur universel de pH
R1.
Q2.
R2.
Couleur
pH
Couleur
pH
Rouge foncé
1
Vert foncé
8
Rouge clair
2
Bleu-vert
9
Orange foncé
3
Bleu clair
10
Orange
4
Bleu foncé
11
Orange clair
5
Violet clair
12
Jau n e
6
Violet foncé
13
Vert clair
7
Tableau 2.
Numéro du godet
Couleur de la solution
pH proposé
A1
Rouge foncé
1
A2
Rouge foncé/Rouge clair
1 ou 2
A3
Orange/Orange clair
4 ou 5
A4
Vert foncé/Vert clair
7 ou 8
A5
Bleu/Bleu foncé
10 - 11
A6
Violet/Violet foncé
12 - 13
A7
Violet foncé
13
Supposons qu'un indicateur noté HX soit ajouté à une solution incolore d'un pH égal à 2 et que la solution prenne
une couleur rouge. Supposons également que la même quantité d'indicateur HX soit ajoutée à une solution incolore
de pH égal à 10 et que la solution prenne une couleur verte. Pourquoi les couleurs sont-elles différentes alors que
l'indicateur est le même?
L'indicateur HX est un acide faible qui a des couleurs différentes pour HX et X-. La couleur de la solution
de l'indicateur HX dépend de la concentration des ions hydrogènes ou des ions hydroxydes dans la
solution. Donc, le HX est rouge dans la solution tandis que le X- est vert.
Par exemple: methyl orange (appelez-le HMeth) est un complexe de colorant organique qui est rouge
en tant que Meth- est jaune. Ces formes sont en équilibre:
H2O + HMeth
(Rouge)
Meth- + H3O+
(Jaune)
Q3.
R3.
A quelles valeurs de pH la couleur de la solution de methyl orange devient-elle rouge?
Le methyl orange apparaît rouge aux pH 1 et pH 2.
Q4.
R4.
A quelles valeurs de pH la couleur de la solution de methyl orange devient-elle jaune/orange?
Le methyl orange apparît jaune/orange dans les solutions à pH 4, 7, 11, 12 et 13.
Q5.
R5.
A quelles valeurs de pH la solution de phénolphthaléine devient-elle incolore?
La phénolphthaléine apparaît incolore dans les solutions à pH's 1, 2, 4 et 7.
Q6.
R6.
A quelles valeurs de pH la solution de phénolphthaléine devient-elle rose?
La phénolphthaléine apparaît rose dans les solutions à pH's 10 - 11, 12 et 13.
Q7.
R7.
Quelle est la zone de pH dans laquelle (a) le methyl orange, et (b) la phénolphthaléine changent-ils de couleur?
Le methyl orange change de couleur dans la zone de pH entre 2 et 4, tandis que la phénolphthaléine
change de couleur dans la zone de pH entre 7 et 10.
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Partie 2:
Q1.
R1.
Q2.
R2.
Quel est le pH du vinaigre, celui du Sprite et celui de l'eau savonneuse?
Observez la couleur de la solution dans chaque godet et notez-la dans un tableau de même type que le Tableau 2
de la Partie 1.
Voir tableau 3.
Utilisez le Tableau 1 (Partie 1) pour déterminer le pH à partir de la couleur de chaque solution dans les godets A1
à A3.
Notez le pH de chaque solution dans votre tableau.
Voir tableau 3.
Tableau 3
Numéro du godet
Couleur de la solution
pH proposé
A1
orange
4
A2
orange
4
A3
vert
7
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
PROPRIETES DES ACIDES ET DES ALCALIS
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire. Le vinaigre, jus de
citron, et le bicarbonate de soude peuvent être obtenu de l'épicerie.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Une feuille de papier blanc est nécessaire sur laquelle on place le comboplate® pour une meilleure
observation des changements de couleurs dans les godets appropriés.
3. Astuces
L'enseignant doit s'assurer que les élèves fassent attention quand ils goûtent aux produits chimiques. Seuls les
produits d'usage domestiques peuvent être goutés. Le vinaigre est clair, incolore, et ne doit pas être confondu
avec l'acide chlorhydrique.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Soyez très prudents quand vous dégustez les produits chimiques domestiques. NE JAMAIS DEGUSTER UN
PRODUIT CHIMIQUE DE LABORATOIRE SAUF SI IL Y A DES INSTRUCTIONS SPECIFIQUES DE LE FAIRE.
L'acide chlorhyrique et l'hydroxyde de sodium sont corrosifs. Si un acide ou un alcali entre en contact avec la
peau, il faut immédiatement laver la partie affectée à grande eau.
L'hydroxyde de sodium est corrosif et en cas de contact avec la peau il faut laver immédiatement à l'eau la
partie affectée.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'avez-vous remarqué concernant le goût du jus de citron et du vinaigre ?
Ils ont tous les deux un goût piquant, aigre.
Q2.
R2.
Décrivez le goût du bicarbonate de sodium.
Amer.
Q3.
R3.
Qu'avez-vous remarqué quand vous avez frotté de l'hydroxyde de sodium entre vos doigts?
Il a une sensation de savon.
Q4.
R4.
Pensez-vous que le goût est un indice efficace pour différencier les produits chimiques? Expliquer votre réponse.
Non. La plupart des produits de laboratoire sont toxiques.
Q5.
R5.
Préparez un tableau comme celui indiqué ci-dessous:
Voir tableau.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q6.
Q7.
R7.
Q8.
Enregistrez vos observations dans le tableau.
Dans le
vinaigre
Dans le jus de
citron
Dans le
HCl(aq)
Dans le
bicarbonate
de sodium
Dans le
NaOH(aq)
Couleur de l'
indicateur universel
rouge
rouge
rouge
vert-bleu
bleu
Couleur du methyl
orange
rouge
rouge
rouge
orange-jaune
orange-jaune
Couleur du papier
indicateur universel
rouge
rouge
rouge
vert-bleu
bleu
Utilisez l'information sur la bande d'indicateur de pH pour classifier les substances comme "acides", "neutres" ou
"alcalines".
Acides: vinaigre, jus de citron, acide chlorhydrique
Alcalines: solution d'hydroxyde de sodium, solution de bicarbonate de sodium.
Concevoir un tableau et utiliser les résultats de cette expérience pour résumer quelques propriétés des acides et
des alcalis.
Acides
Alcalis
Propriétés
Exemples
1. Goût aigre
2. Change la couleur de
l'indicateur universel et du
methyl orange au rouge
jus de citron, vinaigre,
acide chlorhydrique
1. Goût amer
2. Change la couleur de
l'indicateur universel au bleu
et celle du methyl orange au
jaune-orange.
bicarbonate de sodium,
hydroxyde de sodium
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UNE DETERM INATION THERMOCHIMIQUE DE LA
STOECHIOMETRIE D'UNE REACTION ACIDE -BASE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel d'instructions.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Vous aurez besoin d'un thermomètre pour mesurer les changements de température, mais il n'est
pas fourni.
3. Astuces
Pour faciliter l'enregistrement des changements de température et pour plus de précisions, il est mieux de vous
procurer d'un thermomètre gradué en intervalles de 0.1 oC. Si cela n'est pas possible, l'élève devra compter sur
son propre jugement pour estimer le niveau de mercure dans le thermomètre.
Quand vous mesurez la température des solutions, attendez quelques secondes avant de noter les valeurs. Assurez-vous
que le bulbe du thermomètre est bien couvert par la solution. Il peut être nécessaire de pencher légèrement le
comboplate® pour y arriver si le thermomètre a un long bulbe.
Pour avoir des valeurs fiables de changements de température, les températures initiales des solutions d'acides et de
bases doivent être aussi proches que possibles. Il est donc important de mesurer les températures des solutions avant de
commencer l'expérience. Si les températures diffèrent, permettez à la solution ayant une haute température de refroidir,
jusqu'à atteindre la même température que l'autre solution avant que les élèves ne commencent l'exercice. Si cela n'est
pas fait, la température moyenne initiale du mélange des solutions dépendra des proportions de chaque solution à sa
température initiale. Les changements de température notés ne seront pas fiables et un rapport de volumes incorrect sera
obtenu du graphe.
Assurez-vous que la seringue est sèche à l'intérieur avant de l'utiliser pour dispenser une autre solution, sinon l'eau à
l'intérieur de la seringue va diluer l'acide/base et introduira des erreurs dans les résultats.
Les solutions acides/bases trouvées sur le marché ne sont pas standardisées le plus souvent. En d'autres termes la
concentration exacte de l'acide ou base n'est pas connue. Par exemple, l'acide chlorhydrique peut être étiquetée comme
une solution de 1.0 M alors qu'il a une concentration de 0.98 M ou 1.1 M. Dans ce cas, le rapport molaire de l'acide:base
prévu ne sera pas atteint. Ce rapport peut être proche de celui escompté, mais les résultats peuvent être embrouillant
pour les élèves qui rencontrent ce concept pour la première fois. Par exemple en tant qu'enseignant vous reconnaissez
que un rapport molaire de 0.98 pour HCl:NaOH indique que l'acide réagit avec la base dans un rapport de 1:1, mais un
élève peut ne pas le comprendre.
A moins que vous n'ayiez des solutions standardisées de NaOH et HCl(aq) dans cette expérience, vous devrez établir les
concentrations exactes de l'acide ou de la base par titrage avant de permettre aux élèves de commencer l'expérience.
Ceci peut être fait par la méthode traditionnelle d'échelle de verre en titrant 10,0 ml d'hydroxyde de sodium avec l'acide
chlorhydrique. Le rapport de volumes acide: base prévu est de 1 c-à-d qu'il vous faut 10,0 ml d'acide chlorhydrique pour
neutraliser l'hydroxyde de sodium. Si vous utilisez une microburette qui est aussi disponible dans le système de
microscience, alors vous aurez besoin seulement de 10 % des volumes mentionés: 1,00 ml NaOH et environ 1,00 ml
HCl. Le titrage par micro-échelle vous donnera des résultats assez précis. Si vous trouvez que le rapport de volumes est
supérieur à 1, vous devrez ajuster la concentration de la base par dilution. Si le rapport de volume est inférieur à 1, l'acide
sera dilué. Un autre titrage doit être effectué pour être sûr que l'acide et la base réagissent dans un rapport de volumes de
1:1.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sont corrosifs. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie
affectée doit être immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive. En cas de contact avec la peau, traitez comme pour les
brûlures par acides comme décrit plus haut.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
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Le mercure est un poison métallique très cher. Faites attention à ne pas casser les thermomètres!
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium ?
26.00 0C. (Note: Celle-ci et d'autres températures mentionnées ne sont que des exemples.)
Q2.
R2.
Quelle est la température initiale de HCl(aq) ?
26.00 0C.
Q3.
R3.
Quelle est la température initiale moyenne des deux réactifs ?*
26.00 0C.
Q4.
R4.
Préparer un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous:
Tableau 1
Volume de
NaOH(aq) /ml
Volume de
HCl(aq) /ml
Température/ oC
Maximale
Variation de
Temp.**
du mélange/ oC
2.0
0.0
26.00
0.00
E1
1.6
0.4
28.30
2.30
E2
1.4
0.6
29.00
3.00
E3
1.2
0.8
30.00
4.00
E4
1.1
0.9
30.20
4.20
E5
1.0
1.0
31.00
5.00
E6
0.9
1.1
30.80
4.80
F1
0.7
1.3
30.30
4.30
F2
0.4
1.6
29.00
3.00
0.0
2.0
26.00
0.00
Godet
*
**
Temp. initiale moyenne ((temp. initiale de NaOH(aq) + temp. initiale de HCl(aq)) ÷ 2))
Variation de température =Temp. maximale - temp. initiale moyenne.
Q5.
R5.
Notez la température maximale pour le mélange dans le godet E1 dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q6.
R6.
Notez la température maximale pour chaque mélange dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q7.
Calculez la variation de température du mélange réactionnel de chaque godet et noter les valeurs dans votre
tableau.
Voir Tableau 1.
R7.
Q8.
Préparez un graphe avec les variations de température sur l'axe des Y. Sur l'axe des X, mettre le volume de solution
d'hydroxyde de sodium (de 0.0 ml à 2.0 ml à 0.2 ml d'intervalle), ainsi que le volume d'acide chlorhydrique (de
2.0 ml à 0.0 ml avec des intervalles de 0.2 ml).
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Soit que 0,5 cm represente 0.1 ml de solution sur l'axe des X. Sur les Y, 1,0 cm est une variation de 1.0 oC de
température.
A partir du Tableau 1, on peut voir que le volume total de la solution ajoutée à chaque godet est de
2 ml. Ainsi, l'axe des X peut servir d'axe des volumes aussi bien pour le NaOH(aq) que pour le
HCl(aq). A chaque volume de NaOH(aq), le volume de HCl(aq) est (2 ml -V(NaOH)). Par exemple, sur
l'axe des X, une division peut représenter 1.7 ml de solution d'hydroxyde de sodium et 0.3 ml d'acide
chlorhydrique.
Variation de Température/ 0C
VARIATION DE TEMPÉRATURE vs VOLUME DE NaOH(aq)/HCl(aq)
V(NaOH) = ~1.05 ml
V(HCl) = ~ 0.95 ml
Volume de NaOH(aq)
Volume de HCl(aq)
Q9.
R9.
La méthode scientifique utilisée pour trouver le rapport du volume avec un graphe comme celui que vous avez
préparé, consiste à tracer la meilleure ligne droite passant par les divers points d'une pente positive, et une autre
ligne droite passant par les points d'une pente négative. Dès lors, tracez la meilleure ligne droite passant par les
points situés entre 0.0 ml et le volume d'hydroxyde de sodium auquel le maximum de variation de température a
été observé. Ensuite, tracer la meilleure ligne droite passant par les points situés entre le volume qui a donné le
maximum de variation de température et le point des 2.0 ml d'hydroxide de sodium. L'intersection des deux lignes
est le vrai maximum sur la courbe (c-à-d où la plus grande variation de température a lieu). Tracez une ligne
perpendiculaire à ce point vers l'axe des X et noter les volumes de NaOH(aq) et de HCl(aq) où la perpendiculaire
rencontre l'axe.
V(HCl) = 1.05 ml
V(NaOH) = 0.95 ml.
Q10. Pourquoi y a-t-il variation de température quand l'acide chlorhydrique et la solution d'hydroxyde de sodium sont
mélangés?
R10. Quand l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium sont mélangés, une réaction chimique a lieu.
Dans une réaction chimique, les liaisons sont brisées à l'intérieur des réactifs et en même temps,
d'autres liaisons sont formés pour donner des produits. Ceci résulte soit en une augmentation ou une
diminution de l'énergie totale du système illustrée par le changement de température.
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Q11. Dans le Tableau 1, une variation de température de 0 oC est enregistrée pour les volumes de 2.0 ml et 0.0 ml
d'hydroxyde de sodium. Bien que vous n'ayiez pas testé ces volumes, pourquoi pensez-vous que le changement de
température est de 0 oC?
R11. Le volume total de la solution testée dans chaque godet est de 2 ml. A un volume de 2.0 ml NaOH(aq)
donc, il y aurait 0.0 ml HCl(aq). Il n'y aurait pas de réaction et donc pas de changement de
température. De même, à un volume de 0,0 ml NaOH(aq), il y aurait seulement du HCl(aq) dans le
godet et encore une fois pas de réaction.
Q12. Pourquoi les variations de température changent-elles quand différents rapports de volumes d'acide chlorhydrique et
de solution d'hydroxyde de sodium sont utilisés?
R12. Differents rapports de volumes des réactifs résultent en différentes quantités de produits formés et donc
les changements de température seront différents.
Q13. Utilisez les volumes d'acide chlorhydrique et de solution d'hydroxyde de sodium de votre graphe pour calculer le
rapport de volume HCl:NaOH qui correspond à l'accroissement maximal de température.
R13. Le volume d'acide chlorhydrique est de ~1.05 ml et celui de la solution d'hydroxyde de sodium est de
~0.95 ml. Le rapport de volume est ~1.05ml HCl:0.95 ml NaOH ou 1.2:1. Dans la marge d'erreur
expérimentale, ceci peut être considéré comme indicant un rapport de volume d'approximativement de
1:1.
Q14. Que déduisez-vous de votre réponse à la question 13 concernant le rapport molaire selon lequel l'acide
chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium réagissent?
R14. Le rapport molaire est de 1:1, parce que tous les deux HCl(aq) et NaOH(aq) sont 1.0 M.
Q15. Justifiez votre réponse à la question 14.
R15. Celui-ci est le rapport molaire donnant une plus grande variation de température. D'où la plus grande
réaction a eu lieu à ce rapport molaire.
Q16. Ecrire une équation équilibrée de la réaction chimique entre l'acide chlorhydrique et la solution d'hydroxyde de
sodium.
R16. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
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PREPARATION D'UN SEL:
REACTION ENTRE UN ACIDE ET UN CARBONATE DE METAL
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel d'instructions.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE .
3. Astuces
L'acide chlorhydrique doit être ajouté lentement au carbonate de calcium dans le godet F1. Si on l'ajoute très
rapidement, le vigoureux bouillonnement dans le godet peut expulser la solution à travers le tuyau en silicone
dans l'eau de chaux du godet F3.
L'extrémité de la tige de verre devrait être chauffée doucement en la faisant passer quatre ou cinq fois à travers la flamme
du microbrûleur. Il ne faut pas qu'elle soit trop chauffée parce que cela provoquerait un violent bouillonnement du mélange
de réaction et ceci pourrait résulter en une perte d'une partie du chlorure de calcium dissout.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Ne permettez jamais aux élèves de jouer avec des allumettes. Les brûlures devraient être irriguées à l'eau
froide ou appliquez de la glace et demander l'assistance médicale en cas de besoin.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Que voyez-vous se passer dans le godet F1 quand vous ajoutez de l'acide?
Il ya un bruit de "sifflement", et des bulles de gaz se forment.
Q2.
R2.
Que voyez-vous se passer dans le godet F3 après un petit moment?
L'eau de chaux qui était claire devient laiteuse.
Q3.
R3.
Qu'est-ce que cela nous apprend à propos du gaz qui s'est formé dans la réaction du godet F1?
Le dioxyde de carbone gazeux est un des produits de la réaction entre l'acide chlorhydrique et le
carbonate de calcium.
Lisez l'information suivante attentivement. Utilisez-la pour répondre aux questions 4 - 6: L'eau de chaux claire est
une solution aqueuse d'hydroxyde de calcium. Quand le dioxyde de carbone réagit avec l'eau de chaux, il se forme
du carbonate de calcium insoluble.
Q4.
R4.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau de chaux.
Dioxyde de carbone + Hydroxyde de calcium → Carbonate de calcium + Eau
Q5.
R5.
Ecrire une équation-bilan de la réaction entre le dioxyde de carbone et l'eau de chaux.
CO2(g) + Ca(OH)2(aq) → CaCO3(s) + H2O(l)
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Q6.
R6.
Utiliser l'équation ci-dessus pour identifier la substance qui fait que l'eau de chaux devienne laiteuse. Expliquez
votre réponse.
Le carbonate de calcium (CaCO3(s)). Ceci est un solide blanc insoluble. De petites particules de ce solide
blanc insoluble pourraient causer cet aspect laiteux.
Q7.
R7.
Que remarquez-vous dans le godet F1 après avoir laissé reposer le comboplate® pendant toute la nuit?
Des cristaux blancs se sont formés.
Q8.
R8.
Quelle est cette substance dans le godet F1?
Cristaux de chlorure de calcium (CaCl2(s)).
Q9.
L'autre produit dans cette réaction s'est évaporé quand vous avez chauffé la solution et laissé reposer le
comboplate® pendant la nuit. Qu'est-ce que ça pourrait être?
L'eau.
R9.
Q10. Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
R10. Acide chlorhydrique + carbonate de calcium → chlorure de calcium + eau + dioxyde de carbone
Q11. Ecrire une équation-bilan pour cette réaction dans le godet F1.
R11. 2HCl(aq) + CaCO3(s) → CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)
Q12. Regardez le nom des cristaux qui se sont formés dans cette réaction. On appelle cela un SEL. Ce sel a été
préparé à l'aide de la réaction entre un acide et un carbonate de métal. Quelle partie du nom du sel provient-il du
carbonate de métal?
R12. La partie "calcium" du nom chlorure de calcium.
Q13. Quelle partie du nom du sel provient-il de l'acide utilisé dans la réaction?
R13. La partie "chlorure"du nom provient de l'acide chlorhydrique utilisé dans la réaction.
Q14. Quelle différence y'aurait-il eu si vous aviez utilisé de l'acide nitrique au lieu de l'acide chlorhydrique dans la
réaction?
R14. Le sel formé aurait été le nitrate de calcium.
Q15. Quels produits utiliseriez-vous pour préparer du chlorure de sodium par la réaction entre un acide et un carbonate?
R15. Carbonate de sodium et acide chlorhydrique.
Q16. Ecrire une équation-bilan de la réaction mentionnée dans votre réponse à Q15.
R16. Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(s) + H2O(l) + CO2(g)
Q17. Dans cette expérience, vous avez étudié la réaction entre l'acide chlorhydrique et le carbonate de calcium.
Complétez l'équation chimique générale:
acide + carbonate de métal →
R17. acide + carbonate de métal → sel + eau + dioxyde de carbone
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PREPARATION D'UN SEL:
REACTION D'UN ACIDE AVEC UN METAL
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits chimiques requis sont répertoriés dans le manuel d'instructions. L'eau de robinet est
nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Quand on ajoute pour la première fois l'acide au zinc dans le godet F1, seule la moitié de l'acide doit être
injectée soigneusement dans le godet. Si tout l'acide est ajouté très rapidement, le vigoureux bouillonnement
dans le godet peut forcer la solution vers le haut dans le tuyau en silicone. Ceci empêchera la collection de tout
dihydrogène formé.
Le tube collecteur de gaz ne doit pas être penché ou tenu droit quand on l'enlève de l'installation. Le dihydrogène est
moins lourd que l'air et il va s'échapper du tube s'il n'est pas maintenu en position renversée.
Une fois que le tube a été fermé avec un doigt, il peut ête remis en position droite. Le doigt ne doit pas être enlevé du tube
jusqu'à ce qu'une flamme d'allumette soit tenue en place pour tester pour le dihydrogène. Il est recommandé que les
élèves travaillent par paires ou en groupes pour effectuer le test pour dihydrogène parce qu'il est difficile pour un élève
d'allumer une allumette et en même temps tenir le tube collecteur de gaz.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Ne permettez à personne d'amener la flamme près du comboplate®. Le dihydrogène produit dans le godet F1
est très explosif. Assurez- vous que le comboplate® est placé loin de toute source de flammes.
Ne permettez jamais aux élèves de jouer avec des allumettes. Les brûlures devraient être irriguées à l'eau
froide ou appliquez de la glace et demandez l'assistance médicale en cas de besoin.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Que se passe-t-il dans le godet F1 quand de l'acide est ajouté?
Des bulles de gaz se forment dans le godet.
Q2.
R2.
Qu-est-ce que celà nous apprend à propos des produits de la reaction?
L' un des produits de la réaction entre un acide et un métal est un gaz.
Q3.
R3.
Qu'est-ce qu'il y a, si quelque chose il y a, dans le tube collecteur de gaz au début de l'expérience?
Air.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q4.
R4.
Qu'est-ce qui, si quelque chose il y a, s'introduit dans le tube collecteur de gaz quand la réaction a lieu dans le
godet F1?
Le gaz qui s'est formé comme résultat de la réaction entre un acide et un métal.
Q5.
R5.
Pourquoi le gaz ne s'échappe pas du tube collecteur de gaz?
Le gaz qui s'est formé est moins lourd que l'air.
Q6.
Décrire ce qui se passe quand vous retirez votre doigt de l'extrémité ouverture du tube collecteur de gaz avec
l'allumette qui brûle en place.
Un grand bruit d'explosion peut être entendu.
R6.
Q7.
R7.
Expliquer votre réponse à Q6.
Aussitôt que le gaz du tube s'est mélangé avec le dioxygène de l'air, ils ont formé un mélange explosif
qui est allumé par l'allumette qui brûle.
Q8.
R8.
Quel gaz s'est-t-il formé pendant la réaction?
Le dihydrogène. Nous savons cela parce que le dihydrogène a comme caractéristique de former un
mélange explosif avec le dioxygène de l'air et ça donne le bruit d'explosion quand une petite quantité
de dihydrogène est brûlé dans l'air.
Q9.
R9.
Expliquer pourquoi il a été nécessaire d'éloigner le comboplate® de toute source de flamme.
La réaction des mélanges dans les godets continuent à produire le dihydrogène pour un certain temps.
Si la flamme est placée près du comboplate®, le dihydrogène qui s'échappe pourrait entrer en contact
avec le dioxygène de l'air autour.
Q10. Que voyez-vous dans le godet après avoir laissé reposer le comboplate® pour une nuit?
R10. Des cristaux blancs.
Q11. Expliquer votre observation.
R11. Un des produits de la réaction entre l'acide et le métal était en solution et a cristallisé quand il a été
laissé en place pour la nuit et l'eau s'est évaporée.
Q12. Quels étaient les réactifs dans le godet F1?
R12. Acide chlorhydrique et poudre de zinc.
Q13. Quels étaient les produits de la réaction dans le godet F1?
R13. Le dihydrogène et le chlorure de zinc.
Q14. Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
R14. Acide chlorhydrique + zinc → dihydrogène + chlorure de zinc.
Q15. Ecrire une équation-bilan pour la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
R15. 2HCl(aq) + Zn(s) → H2(g) + ZnCl2(aq)
Q16. Quels produits chimiques utiliseriez-vous pour préparer le sulfate de magnésium en utilisant le même mode
opératoire?
R16. Acide sulfurique et le magnésium.
Q17. Ecrire une équation-bilan de la réaction que vous proposez dans la question 16.
R17. H2SO4(aq) + Mg(s) → MgSO4(aq) + H2(g)
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PREPARATION D'UN SEL:
REACTION ENTRE UN ACIDE ET UN OXYDE DE METAL
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
L'extrémité de la tige de verre doit être doucement chauffée à la flamme du microbrûleur en la faisant passer
plusieurs fois à travers la flamme du microbrûleur. La tige ne doit pas être laissée pendant longtemps dans la
flamme parce que l'extrémité sera si chaude que la solution dans le godet F1 va bouilli. Ceci pourrait résulter en
une perte d'une partie du sulfate de cuivre dissout quand une partie de la solution gicle à l'extérieur du godet.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Ne permettez jamais aux élèves de jouer avec des allumettes. Les brûlures devraient être irriguées à l'eau
froide ou appliquez de la glace et demandez l'assistance médicale en cas de besoin.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quel est la couleur de l'oxyde de cuivre(II)?
Noire.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il dans le godet F1 après quelque temps ?
La couleur de la solution vire au bleu.
Q3.
R3.
Quels sont les ions qui donnent cette couleur à la solution?
Ions Cu2+.
Q4.
R4.
Que remarquez-vous dans le godet F1 après avoir laissé le comboplate® pour la nuit?
Des cristaux bleus se sont formés.
Q5.
R5.
Quelle est la substance du godet F1?
Des cristaux de sulfate de cuivre (CuSO4(s)).
(NB: Ce sont en fait des cristaux de pentahydrate sulfate de cuivre, CuSO4.5H2O. Toutefois les
enseignants pourraient préférer des noms et des formules plus simples.)
Q6.
R6.
L'autre produit dans cette réaction s'est évaporé quand vous avez chauffé la solution et laissé le comboplate® pour
la nuit. Qu'est-ce que çà pourrait être?
L'eau.
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Q7.
R7.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a eu lieu.
Acide sulfurique + oxyde de cuivre(II) → sulfate de cuivre + eau
Q8.
R8.
Ecrire une équation-bilan pour cette réaction.
H2SO4(aq) + CuO(s) → CuSO4(s) + H2O(l)
Q9.
Regardez le nom des cristaux qui se sont formés dans cette réaction. Ça s'appelle un SEL. Ce sel a été préparé à
l'aide d'une réaction entre un acide et un oxyde de métal. Quelle est la partie du nom qui provient de l'oxyde de
métal?
La partie "cuivre" du nom sulfate de cuivre.
R9.
Q10. Quelle partie du nom qui provient de l'acide utilisé dans la réaction?
R10. La partie "sulfate" du nom vient de l'acide sulfurique utilisé dans la réaction.
Q11. Quelle différence y aurait-il si vous aviez utilisé de l'acide chlorhydrique au lieu de l'acide sulfurique dans la
réaction?
R11. Le sel formé serait le chlorure de cuivre.
Q12. Quels produits utiliseriez-vous pour préparer le sulfate de magnésium en se basant sur la réaction entre un acide et
un oxyde de métal?
R12. Acide sulfurique et oxyde de magnésium.
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CONDUCTIVITE ET pH DE SOLUTIONS D'ACIDES ET DE BASES
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Une batterie de 9V est requise.
3. Astuces
La batterie de 9V est une source de différence de potentiel dans le circuit électrique. On doit expliquer aux
élèves que la batterie seule ne peut pas allumer la DEL. Si les tiges de carbone connectées aux fils
conducteurs ne sont pas placés en une solution d'électrolyte, la DEL ne s'allumera pas. Il est important de
mentionner ça pour éviter la misconception comme quoi la batterie seule peut allumer la DEL si une solution
conductrice est présente ou absente.
Si la DEL ne s'allume pas alors que les tiges de carbones sont immergées dans une solution acide/base, vérifiez si les
connections de la batterie sont bien en place.
L'expérience est mieux performée dans une salle peu éclairée, parce qu'il est plus facile de voir et comparer l'intensité
(luminosité) avec laquelle la DEL s'allume. L'autre alternative est de demander aux élèves de mettre leurs mains autour de
la DEL pour obscurcir les alentours de la DEL.
Les éxtrémités des tiges de carbone dans la solution à tester ne doivent pas se toucher, sinon le circuit sera complété et
la DEL s'allumera très fortement. Ceci donnera de faux résultats surtout si on teste une solution de basse conductivité.
Les solutions d'indicateur universel fournies par différents fabricants peuvent avoir des valeurs de pH variées. L'eau de
robinet utilisée pour diluer les solutions d'acide ou de base peut aussi avoir différentes valeurs de pH. Pour cette raison,
les couleurs ou les valeurs de pH obtenues par l'élève peuvent être légerèment différentes de celles données dans les
Tableaux 1 et 2 des réponses modèles.
Les couleurs produites par l'indicateur représente une zone de pH plutôt qu'une valeur spécifique de pH. Pour cela il est
difficile d'assigner une valeur unique de pH à une certaine solution. Toutefois l'objectif de l'expérience est atteint parce qu'il
sera démontré que la solution de NaOH(aq) de plus grande concentration et de plus grand pH a une plus grande
conductivité que celle d'une plus faible concentration et un plus bas pH. De la même façon, le HCl(aq) de plus grande
concentration et de plus bas pH a une plus grande conductivité que celui de faible concentration et plus grand pH.
La seringue doit être complètement sec à l'intérieur avant de dispenser une nouvelle solution autrement l'acide/ base sera
plus dilué qu'on ne l'aurait voulu et cela semera la confusion pendant le test de pH.
La DEL s'allume quand les tiges de carbone sont placées dans l'eau de robinet. Ceci est dû au fait que l'eau de robinet
contient des ions autres que H3O+(aq) and OH-(aq). Ces ions augmentent la conductivité de l'eau de robinet ce qui allume
la DEL. Même l'eau distillée produit une lumière terne sur la DEL parce qu'elle n'est pas complètement désionisée. Seule
l'eau pure, complètement désionisée, n'aura pas une assez grande conductivité pour allumer la DEL.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide acétique sont corrosifs. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie
affectée doit être immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
L'hydroxyde de sodium et l' ammoniaque sont des bases corrosives. Si une base entre en contact avec la
peau, traitez comme indiqué ci-dessus pour les brûlures par acides.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
PARTIE 1:
Q1.
Quelle est l'influence de la concentration d'une solution d'une base ou d'un acide sur leur
conductivité et leur pH?
Préparer un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1. Observations expérimentales (contient des réponses aux questions 1 à 6)
Godet
Concentration
NaOH(aq)/M
Lumière de la DEL: peu
de lumière, brillante?
pH de la solution
E1
0.005
brillante
~ 11 - 12
E2
0.00025
terne
~ 10 - 11
Godet
Concentration
HCl(aq)/M
Lumière de la DEL: peu
de lumière, brillante?
pH de la solution
F1
0.005
brillante
~2-3
F2
0.00025
terne
~4-6
Q2.
Noter vos observations à partir de l'étape 9.
Q3.
Noter vos observations à partir de l'étape 10.
Q4.
Calculer la concentration de chacune des solutions d' hydroxyde de sodium. Les écrire dans le Tableau 1.
Q5.
Noter tous vos résultats pour l'acide chlorhydrique dans votre tableau.
Q6.
Noter la valeur du pH de chaque solution dans votre tableau.
Q7.
Quels godets possèdent la plus grande concentration d'hydroxyde de sodium et d'acide chlorhydrique et quelles
étaient les valeurs de pH des solutions dans ces godets?
Hydroxyde de sodium: Godet E1 - pH ~11-12
Acide chlorhydrique: Godet F1 - pH ~2-3
R7.
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Quels godets avaient la plus basse concentration d'hydroxyde de sodium et d'acide chlorhydrique et quelles étaient
les valeurs de pH des solutions dans ces godets?
Hydroxyde de sodium: Godet E2 - pH ~10-11
Acide chlorhydrique: Godet F2 - pH ~4-6
Qu'est-ce qui fait que l'indicateur de courant s'allume?
Les ions dans la solution sont nécessaires à l'existence d'un courant électrique dans le circuit. Plus
grande la concentration des ions, plus brillante sera la lumière de l'indicateur de courant.
Q10. L'indicateur de courant utilisé dans cette expérience ne s'allumera pas si les fils sont immergés dans de l'eau pure
(désionisée). Si l'eau pure contient des ions H3O+(aq) et OH-(aq), pourquoi l'indicateur de courant ne va-t-il pas
s'allumer?
R10. La concentration des ions hydronium (H3O+(aq)) et hydroxydes (OH-(aq)) dans l'eau pure est seulement de
10-7 mol/l ou 0.000 000 1 mol/l chacun. Par conséquent la conductivité de l'eau pure est très faible. Cet
indicateur de courant ne s'allumera pas quand la concentration des ions est très basse.
Q11. Dans quels godets l'indicateur de courant s'allume-t-il plus brillamment pour la solution d'hydroxyde de sodium et
l'acide chlorhydrique et quelles étaient les valeurs de pH des solutions dans ces godets?
R11. Hydroxyde de sodium: Godet E1 - pH ~11-12
Acide chlorhydrique: Godet F1 - pH ~2-3
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Q12. Dans quels godets l'indicateur de courant brille moins pour la solution d'hydroxyde de sodium et d'acide
chlorhydrique et quelles étaient les valeurs de pH des solutions dans ces godets?
R12. Hydroxyde de sodium: Godet E2 - pH ~10-11
Acide chlorhydrique: Godet F2 - pH ~4-6
Q13. Quelle est l'influence de la concentration d'une solution d'une base ou d'un acide sur leurs conductivité et leurs pH?
R13. Les résultats expérimentaux ont montré que: plus grande la concentration d'un acide ou d'une base,
plus grande sera la conductivité de la solution. Ceci parce que, plus grande est la concentration d'un
acide ou d'une base, plus grande sera la concentration en ions. De la même façon, plus grande est la
concentration d'une base, plus grande sera la concentration en ions hydroxydes et plus petite sera la
concentration en ions hydronium et donc plus grand sera le pH. Aussi, plus grande est la concentration
d'un acide, plus grande sera la concentration en ions hydronium (H3O+(aq)) et donc plus petit sera le pH.
PARTIE 2:
Est-ce que la nature d' un acide ou d'une base influence la conductivité et le pH de cette solution?
Tableau 2. Observations Expérimentales (contient des réponses aux questions 1à 3)
Godet
Concentration /M
Type de solution
pH
Lumière de la DEL: pas d'éclat, peu
d'éclat, brillante, très brillante?
E1
1.0
Ammoniaque
~ 13
Brillante
E2
0.1
Hydroxyde de sodium
~ 13
Très brillante
F1
1.0
Acide acétique
~1
Brillante
F2
0.1
Acide chlorhydrique
~1
Très brillante
Q4.
R4.
Quelle solution parmi les godets E1 et E2 a la plus grande valeur de pH ?
Ni l'une ni l'autre. Les deux ont un pH de ~13.
Q5.
R5.
Quelle solution parmi les godets E1 et E2 fait que l'indicateur de courant brille davantage ?
La solution d'hydroxyde de sodium dans le godet E2.
Q6.
R6.
Qu'est-ce qui est la plus forte base: ammoniaque ou hydroxyde de sodium? Expliquer.
L'hydroxyde de sodium est la base la plus forte, d'où une solution d'hydroxyde de sodium 0.10 M a le
même pH mais plus de conductivité que d'ammoniaque 1.0 M. La concentration d'ammoniaque est 10
fois plus grande que celle de l'hydroxyde de sodium, mais les deux solutions ont la même valeur de pH.
Q7.
R7.
Laquelle des solutions des godets F1et F2 a le pH le plus bas ?
Ni l'une ni l'autre. Les deux ont un pH de ~1.
Q8.
R8.
Laquelle des solutions des godets F1 et F2 fait que l'indicateur de courant brille davantage ?
L'acide chlorhydrique dans le godet F2.
Q9.
R9.
Qu'est-ce qui est l'acide le plus fort : acide acétique ou acide chlorhydrique ? Expliquer.
L'acide chlorhydrique est l'acide le plus fort car une solution d'acide chlorhydrique 0.10 M a le même pH
et plus de conductivité qu'une solution d'acide acétique 1.0 M. La concentration de l'acide acétique est
10 fois plus grande que celle de l'acide chlorhydrique, mais les deux solutions ont la même valeur de
pH.
Q10. Comment est-ce que la nature d'une base ou d'un acide influence la conductivité et le pH de leurs solutions?
R10. La nature de la base ou de l'acide affecte la conductivité et le pH de leurs solutions. Les solutions
d'ammoniaque et d'hydroxyde de sodium par exemple sont toutes les deux basiques. Cependant, de
l'ammoniaque doit être 10 fois plus concentré qu'une solution d'hydroxyde de sodium pour que les deux
aient la même valeur de pH. Même à grande concentration, l'ammoniaque a une conductivité
légèrement plus petite que l'hydroxyde de sodium 0.10 M. D'où l'ammoniaque est appelée base faible
tandis que l'hydroxyde de sodium est appelé base forte. De la même façon, l'acide acétique est appelé
acide faible tandis que l'acide chlorhydrique est appelé acide fort.
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STOECHIOMETRIE DES REACTIONS DE PRECIPITATION
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau bouillante est nécessaire pour permettre aux
précipités de bien se déposer, mais l'expérience peut avoir lieu si elle n'est pas disponible.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Une règle est nécessaire pour mesurer la hauteur du précipité. Un récipient en plastique est
nécessaire pour l'eau bouillante.
3. Astuces
Les micropipettes à bout effilé utilisée pour dispenser les solutions de chromate de potassium (K2CrO4) et de
chlorure de barium (BaCl2) dans la Partie1, et celles utilisées pour dispenser les solutions de nitrate de plomb
(Pb(NO3)2) et l'iodure de sodium (NaI) dans la Partie 2, devraient être aussi identiques ou aussi rapprochées
que possible. Ceci pour assurer que les dimensions des gouttes delivrées sont similaires, sinon les rapports
de volumes obtenus des graphes seront trompeurs.
Les précipités de chromate de barium (BaCrO4) formés dans la Partie 1 et les précipités d'iodure de plomb (PbI2)
formés dans la Partie 2, sont placés dans de l'eau bouillante pour leur permettre de bien se déposer. Toutefois les
précipités finiront par se déposer même en l'absence d'eau bouillante. Une période de 10 minutes est requise pour leur
permettre de se déposer. Les rapports de volumes enregistrés à partir des graphes ne seront pas aussi précis que
quand la phase d'ébullition est incluse dans la procédure, mais des résultats acceptables sont atteints.
Le récipient dans lequel l'eau bouillante est versée devrait être assez large pour accommoder le comboplate® Ex. une
boîte à crème-glacée de 2 litre ou équivalent. L'idéal serait que chaque élève ait son propre récipient. Si un récipient
plus grand est disponible, quelques élèves pourraient l'utiliser en même temps à condition que l'eau de bain ne soit pas
surchargée de comboplates®. L'eau ne devrait pas atteindre une profondeur de plus de 1.5 cm, sinon les godets du
comboplate® seraient inondés.
Après que les comboplates® aient été enlevés du bain d'eau et laissés en place pour 5 minutes de plus, il peut y avoir
condensation sur la plastique du comboplate®, ce qui obscurcirait les précipités et rendrait les mesures difficiles. La
condensation est simplement enlevée en mettant du papier serviette entre les petits godets et la partie avant du
comboplate®.
Les élèves doivent être rappelés que les points marqués sur le graphe ne doivent pas être joints pour former une
courbe. Dans la pratique scientifique, la ligne la plus droite est dessinée à travers les points qui montrent une pente
positive et une autre ligne est dessinée à travers les points qui montrent un pente négative. Les deux lignes se croisent
au vrai point maximum de la courbe, qui dans ce cas représente le plus grand précipité formé. Cette méthode permet
un calcul plus précis des rapports de volumes, car la vraie hauteur de précipité maximal donnée par le graphe n'aurait
pas pu être observée avec le nombre limité d'échantillons mesurés dans l'expérience.
Partie 1
Réaction du Chromate de Potassium (K2CrO4(aq)) et du Chlorure de Barium (BaCl2(aq))
Dans la Partie 1, les couleurs de solutions au-dessus du précipité de BaCrO4 permet d'identifier quel réactif a été ajouté
en excès. La quantité de précipité obtenu est limitée par le réactif en petite quantité, laissant l' excès de l'autre réactif
intact. Pour cette raison, quand le K2CrO4(aq) jaune est ajouté en excès, la solution au-dessus du précipité de BaCrO4
sera jaune.
Si vous utilisez vos propres solutions pour une partie quelconque de cette expérience, assurez-vous que les
concentrations des solutions utilisées sont identiques. Si vous préparez une des solutions requises à une plus grande
(ou plus petite) concentration, le rapport molaire calculé ne sera pas le même que celui donné dans les réponses
modèles. (Ex. Pour Partie 1, un rapport molaire de 1:1 pour K2CrO4:BaCl2 est attendu. Si le BaCl2(aq) est préparé à
une plus grande concentration que le K2CrO4(aq), alors plus de gouttes de la solution de chromate sera requise pour
qu'une réaction complète ait lieu. Le plus grand précipité ne sera pas mesuré dans le godet contenant 5 gouttes de
chaque solution, mais plutôt dans celui avec plus de 5 gouttes de la solution de chromate. Le rapport molaire apparent
excédera donc 1:1.)
Partie 2
Réaction du Nitrate de Plomb (Pb(NO3)2(aq)) et Iodure de Sodium (NaI(aq))
Il est conseillé de bien nettoyer les précipités de PbI2 aussitôt que la Partie 2 est complétée. Si le nettoyage est retardé,
une partie de PbI2(s) peut adhérer aux godets. Si ceci arrive, l'eau bouillante peut être utilisée pour racler le
comboplate®. Tout résidu récalcitrant peut être enlevé à l'aide d'une ouate enroulée autour d'un cure-dents ou d'une
brochette en bois.
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4. Attention
Veuillez vous souvenir des précautions suivantes et informez vos élèves des dangers potentiels:
Les sels de barium et le chromate sont des poisons. Eviter tout contact entre les réactifs et les mélanges avec la
bouche, la peau ou les yeux. Lavez les régions affectées à grande eau. Traitez les éclaboussures de la même
façon.
Les solutions et sels de plomb sont des poisons. Evitez tout contact avec eux, et jetez les précipités dans pots à
déchets.
5. Réponses modèles aux questions du manuel
Il est recommandé aux élèves de copier les questions et les réponses dans leurs cahiers d'exercice. Si ceci est
fait, les réponses ne doivent pas comporter des phrases complètes. Si les élèves ne copient pas les questions
dans leurs manuels, alors les réponses devraient être écrites sous forme de phrases complètes. Notez que
certaines questions peuvent seulement être répondues par ceux qui sont dans les classes supérieures. Les
équations sont écrites sous forme de mots à la place de formules chimiques lá où c'est requis.
Partie 1
Réaction du Chromate de Potassium (K2CrO4(aq)) et du Chlorure de Barium (BaCl2(aq))
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de la solution de chlorure de barium?
Incolore.
Q2.
R2.
Quelle est la couleur de la solution de chromate de potassium?
Jaune.
Q3.
R3.
Que se passe-t-il dans le godet A1 après avoir ajouté une goutte de solution de chromate de potassium?
Un précipité jaune laiteux se forme.
Q4.
R4.
Préparer un tableau comme le Tableau 3 ci-dessous.
Voir Tableau 3.
Q5.
R5.
Compléter votre tableau.
Tableau 3
Gouttes de BaCl2(aq)[0.50 M] [0.50 M]
/ (V1)
Gouttes de K2CrO4(aq) [0.50 M]
/ (V2)
Hauteur du précipité
/ mm
10
0
0.0
A1
9
1
1.0
A2
7
3
2.7
A3
5
5
3.9
A4
3
7
3.0
A5
1
9
1.5
0
10
0.0
Godet
Q6.
Préparer un graphe avec la hauteur du précipité (mm) sur l'axe des Y. Sur l'axe des X, mettez le volume de la
solution de chlorure de barium (de 0 à 10 gouttes avec une goutte d'intervalle) ainsi que le volume de solution de
chromate de potassium (de 10 à 0 gouttes avec une goutte d'intervalle).
A partir du Tableau 3, on voit que le volume total de la solution ajoutée à chaque godet est de 10 gouttes.
L'axe des X peut porter les volumes aussi bien de BaCl2(aq) que de K2CrO4(aq). A chaque volume de
BaCl2(aq), le volume de K2CrO4(aq) est (10 gouttes - gouttes de BaCl2(aq)). Par exemple, sur l'axe des X,
on pourrait faire des subdivisions de 3 gouttes de solution de chlorure de barium et 7 gouttes de solution
de chromate de potassium.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
R6.
Hauteur de précipité /mm
HAUTEUR DE PRECIPITE vs GOUTTES DE BaCl2(aq)/K2CrO4(aq)
V(BaCl2) ~ 4.9 gouttes
V(K2CrO4) ~ 5.1 gouttes
Gouttes de BaCl2(aq)
Gouttes de K2CrO4(aq)
Q7.
La méthode scientifique utilisée pour trouver le rapport du volume avec un graphe comme celui que vous avez
préparé est tracer la meilleure ligne droite passant par l'ensemble des points se trouvant sur une pente positive,
et une autre ligne droite passant par une série de points se trouvant sur une pente negative.
Ainsi, tracer la meilleure ligne droite passant par les points se trouvant entre 0 et le nombre de gouttes de
chlorure de barium donnant le maximum de hauteur de précipité. Ensuite, tracer la meilleure ligne droite passant
par l'ensemble des points se trouvant entre le nombre de gouttes donnant une hauteur maximum et le point 10.
L'intersection des deux lignes est le point maximum réel de la courbe (i.e où le maximum de précipité a lieu).
R7.
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Tracer une perpendiculaire de ce point sur l'axe des X et noter le nombre de gouttes de BaCl2(aq) et celles de
K2CrO4(aq) là où la perpendiculaire rencontre l'axe.
Volume (V1) de BaCl2(aq) en gouttes: 4.9 gouttes
Volume (V2) de K2CrO4(aq) en gouttes: 5.1 gouttes
Qu'est ce qui fait que le précipité se forme, quand les solutions de chlorure de barium et de chromate de
potassium sont mélangées?
Quand les solutions de chlorure de barium et de chromate de potassium sont mélangées, une réaction
chimique a lieu et résulte en formation de chromate de barium. Le chromate de barium est insoluble et
donc précipite en laissant le chlorure de potassium en solution.
Vous allez remarquer dans le Tableau 3 que la hauteur du précipité à 0 gouttes et à 10 gouttes de chlorures de
barium a une valeur de 0 mm. Expliquer cela.
A 0 goutte de BaCl2(aq), il y a seulement du K2CrO4(aq) dans le godet. Par conséquent pas de réaction et
donc pas de précipité de chromate de barium. A 10 gouttes de BaCl2(aq), il n'y a pas de K2CrO4(aq) et de
la même façon pas de réaction.
Q10. Pourquoi est-ce que la hauteur du précipité change quand le rapport chlorure de barium:chromate de potassium
change?
R10. Comme les proportions des réactifs ajoutés changent, la quantité du produit change aussi c-à-d le
chromate de barium, qui se forme et précipite.
Q11. Calculer le rapport de volume (V1/V2) correspondant au maximum de hauteur du précipité.
R11. V
4.9 gouttes
1
=
= 0.96
5.1 gouttes
V2
Dans la marge d'erreur expérimentale, ceci équivaut à un rapport de volume de 1.
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Q12. Que concluez-vous du rapport de volume dans la question 11 à propos du rapport molaire selon lequel le chlorure
de barium et le chromate de potassium réagissent?
R12. Le rapport molaire est de 1.0.
Q13. Justifiez votre réponse à la question 12
R13. Le précipité maximum est formé au rapport V1/V2 de 1.0 (ou 1:1). Ceci signifie que la plus grande quantité
de chromate de barium s'est formé quand un volume de BaCl2 a réagi avec un volume de K2CrO4.
Comme les concentrations de BaCl2(aq) et de K2CrO4(aq) sont les mêmes, nous pouvons dire que BaCl2
a réagi avec K2CrO4 dans un rapport molaire de 1:1.
Q14. Ecrire une équation-bilan representant la réaction chimique entre le chlorure de barium et le chromate de
potassium.
R14. BaCl2(aq) + K2CrO4(aq) → BaCrO4(s) + 2KCl(aq)
Q15. Que pourrait être le rapport molaire (voir question 12) si les concentrations de solutions de chlorure de barium et
de chromate de potassium étaient doublées? Donnez une raison à votre réponse.
R15. Le rapport molaire resterait de 1.0. A partir de l'équation-bilan, on peut voir que 1 mole de chlorure de
barium réagit complètement avec une mole de chromate de potassium. Par conséquent, un changement
de concentration n'affectera pas le rapport molaire.
Q16. Que remarquez-vous concernant l'aspect des solutions au dessus des précipités dans les godets A1 et A2?
R16. Elles sont claires et incolores (si le comboplate® était placé dans l'eau bouillante) ou laiteuse (si l'eau
bouillante n'était pas utilisée).
Q17. Que remarquez-vous concernant l'aspect des solutions au dessus des précipités dans les godets A4 et A5?
R17. Elles sont jaunes.
Q18. Expliquer les observations faites dans les questions 16 et 17. (Rappelez-vous de vos observations sur les
couleurs de BaCl2(aq) et de K2CrO4(aq) au début de l'expérience.)
R18. La quantité de précipité du chromate de barium formé est déterminée par le réactif de petit volume,
laisssant un excès intact de l'autre réactif. Dans les godets A1 et A2, il y avait plus de gouttes de
BaCl2(aq) que de K2CrO4(aq). Comme le rapport de réaction de BaCl2:K2CrO4 est 1.0, seule une goutte de
BaCl2(aq) a réagi avec une goutte de K2CrO4(aq) dans le godet A1. Les 9 autre gouttes de BaCl2(aq) sont
restées intactes comme une solution claire au-dessus du précipité dans le godet A1. De la même manière
dans le godet A2, seules 3 gouttes sur 7 de BaCl2(aq) ont réagi avec 3 gouttes de K2CrO4(aq). Dans le
godet A4, Il y avait plus de gouttes de chromate de potassium que de chlorure de barium. Seules 3
gouttes de K2CrO4(aq) ont réagi avec 3 gouttes de BaCl2(aq). Les 7 autres gouttes de K2CrO4(aq) sont
restées intactes comme une solution jaune au-dessus du précipité. De la même façon, dans le godet A5,
seulement une goutte sur 9 de K2CrO4(aq) a réagi avec une goutte de BaCl2(aq).
Partie 2
Q1.
R1.
Réaction du Nitrate de Plomb (Pb(NO3)2(aq)) et Iodure de Sodium (NaI(aq))
Préparer un tableau comme celui de Tableau 3.
Tableau 3
Gouttes de Pb(NO3)2(aq) [0.50 M]
/ (V1)
Gouttes de NaI(aq) [0.50 M]
/ (V2)
Hauteur du précipité
/ mm
0
12
0.0
A1
2
10
0.8
A2
4
8
2.0
A3
7
5
1.2
A4
8
4
1.0
A5
10
2
0.5
12
0
0.0
Godet
Q2.
R2.
Noter les hauteurs des précipités dans votre tableau.
Voir Tableau 3.
Q3.
Préparer un graphe avec la hauteur du précipité (mm) sur l'axe des Y. Sur l'axe des X, placez le volume de la
solution de nitrate de plomb (de 0 à 12 gouttes à une goutte d'intervalle), ainsi que le volume de la solution
d'iodure de sodium (de 12 à 0 gouttes à une goutte d'intervalle).
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Du Tableau 3, on peut voir que le volume total des solutions ajoutées à chaque godet est de 12
gouttes. Ainsi, l'axe des X peut servir d'axe des volumes de Pb(NO3)2(aq) et de NaI(aq). A chaque
volume de Pb(NO3)2(aq), le volume de NaI(aq) est (12 gouttes - gouttes de Pb(NO3)2(aq)). Par exemple,
sur les X, une subdivision peut représenter 3 gouttes de solution de nitrate de plomb et 9 gouttes de
solution d'iodure de sodium.
R3.
Hauteur de précipité /mm
HAUTEUR DE PRECIPITE vs GOUTTES DE Pb(NO3)2(aq)/NaI(aq)
V(Pb(NO3)2 ~ 4.08 gouttes
V(NaI) ~ 7.92 gouttes
Gouttes de Pb(NO3)2(aq)
Gouttes de NaI(aq)
Q4.
R4.
Q5.
R5.
Q6.
R6.
Tracer la meilleure ligne droite passant par un ensemble de points entre 0 et le nombre de gouttes de nitrate de
plomb qui a donné le plus de précipité. Ensuite, tracez la meilleure ligne droite passant par le maximum de
précipité et le point des 12 gouttes de nitrate de plomb (i.e 0 gouttes de NaI(aq) et le point où il n'y a pas de
réaction). Le point d'intersection des deux lignes est le point maximum réel sur la courbe (i.e où le maximum de
précipité a lieu). Tracer une perpendiculaire à partir de ce point vers l'axe des X et noter le volume (V1) de
Pb(NO3)2(aq) et le volume (V2) de NaI(aq) en gouttes, où la perpendiculaire rencontre l'axe.
Volume (V1) de Pb(NO3)2(aq) en gouttes: 4.08 gouttes
Volume (V2) de NaI(aq) en gouttes: 7.92 gouttes
Qu'est-ce qui fait qu'un précipité se forme quand les solutions de nitrate de plomb et d'iodure de sodium sont
mélangées?
Quand les solutions de nitrate de plomb et d'iodure de sodium sont mélangées, une réaction chimique a
lieu ce qui résulte en formation d'iodure de plomb. L'iodure de plomb est insoluble dans l'eau et donc
précipite. Le nitrate de sodium reste en solution.
Calculer le rapport de volume (V1/V2) correspondant à la hauteur maximum du précipité.
V1
4.08 gouttes
=
= 0.52
V2
7.92 gouttes
Dans la marge d'erreur expérimentale, ceci équivaut à un rapport de volume de 0.5.
Q7.
R7.
Que déduisez-vous du rapport de volume dans la question 6 à propos du rapport molaire selon lequel le nitrate
de plomb et l'iodure de sodium réagissent?
Le rapport molaire est de 0.5.
Q8.
R8.
Justifiez votre réponse à la question 7.
Un maximum de précipité est formé à un rapport V1/V2 de 0.5 (or 1:2). Ceci signifie que la plus grande
quantité d'iodure de sodium est formé quand un volume de Pb(NO3)2 a réagi avec 2 volumes de NaI.
Comme les concentrations de Pb(NO3)2(aq) de NaI(aq) sont les mêmes, on peut dire que le Pb(NO3)2 a
réagi avec NaI dans un rapport molaire de 1:2.
Q9.
R9.
Ecrire une équation-bilan représentant la réaction chimique entre le nitrate de plomb et l'iodure de sodium.
Pb(NO3)2(aq) + 2NaI(aq) → PbI2(s) + 2NaNO3(aq)
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MISE EN EVIDENCE D'IONS EN SOLUTIONS AQUEUSES
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire dans la Partie 1.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
11 M d'acide chlorhydrique est extrêmement corrosif. 1.0 M d'acide sulfurique et 2.0 M d'acide nitrique sont
aussi dangereux si ils ne sont pas manipulés avec soin. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie
affectée doit être immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures graves doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
L'argent est un métal cher. Les solutions de nitrate d'argent sont aussi chères et ne devraient pas être
gaspillées!
4. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Partie 1.
Mise en Evidence d'Ions Sulfate
Q1.
R1.
Qu'observez-vous quand une solution de chlorure de barium est ajoutée à chacun des godets A1 à A4?
Godet A1: La solution reste claire.
Godet A2: La solution devient laiteuse.
Godet A3: La solution devient laiteuse.
Godet A4: La solution reste claire.
Q2.
R2.
Dans quel(s) godets observe-t-on un précipité?
Godets A2 et A3.
Q3.
Ecrire la (les) formules(s) chimique(s) représentant le(s) précipité(s) observés dans les godets A1 à A4.
Le chlorure de sodium et le chlorure de zinc sont tous les deux solubles dans l'eau.
R3.
BaSO4(s) dans le godet A2 et BaCO3(s) dans le godet A3.
Q4.
L'addition d'une solution de chlorure de barium (comme dans le mode opératoire précédant) peut-elle servir à mettre
en évidence des ions sulfates en solution aqueuse? Justifiez votre réponse.
Non. Ceci parce que le carbonate ainsi que le sulfate ont formé un précipité blanc après addition de la
solution de chlorure de barium.
R4.
Q5.
R5.
Qu'observe-t-on lorsqu'une goutte de solution d'acide chlorhydrique 11 M est ajoutée dans chacun des godets A1 à
A4?
Godet A1: La solution reste claire.
Godet A2: La solution reste laiteuse.
Godet A3: Des bulles sont visibles. Une solution claire se forme.
Godet A4: La solution reste claire.
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Q6.
R6.
Dans quel(s) godet(s) observe-t-on un précipité?
Godet A2.
Q7.
Ecrire la (les) formule(s) chimique(s) représentant le(s) précipité(s) observé(s) dans les godets ci-dessus après
l'ajout de HCl(aq).
BaSO4(s).
R7.
Q8.
R8.
Expliquez les changements observés dans les godets A1 à A4 après l'ajout de HCl(aq).
Quand l'acide chlorhydrique est ajouté au godet A3, le précipité de carbonate de barium réagit pour
former du dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)), de l'eau et du chlorure de barium. Le chlorure de
barium est soluble dans l'eau et on voit donc "disparaître" le précipité.
Q9.
R9.
En partant de vos observations, montrez comment vous pourriez mettre en évidence les ions sulfate en solution.
Pour mettre en évidence les ions sulfate en solution, il faut ajouter de l'acide chlorhydrique suivi du
chlorure de barium. Un précipité blanc se forme si le sulfate est présent.
Q10. Quelle expérience permettrait de montrer qu'une solution contient à la fois des ions carbonate et des ions sulfate?
R10. Le chlorure de barium pourrait être ajouté en premier lieu. Si un précipité blanc se forme, ça pourrait
indiquer la présence de carbonate, de sulfate, ou des deux. Ensuite on pourrait ajouter de l'acide
chlorhydrique. Si le précipité est partiellement dissout et des bulles de gaz se forment, ceci indique le
carbonate et le sulfate.
Partie 2.
Q1.
Mise en Evidence d'Ions Halogénure
Préparer un tableau ressemblant au Tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1
Godet
Solution d'halogénure
Apparence initiale
Apparence finale
A1
NaCl (aq)
incolore
un précipité blanc
A2
NaBr(aq)
incolore
un précipité jaune clair
A3
NaI(aq)
incolore
un précipité jaune
Q2.
R2.
Notez vos observations dans le tableau.
Voir Tableau 1.
Q3.
R3.
Y-a-t-il réaction chimique dans un godet quelconque de A1 à A3? Expliquez votre réponse.
Oui. Un précipité s'est formé dans chaque godet. Ceci est une preuve qu'une réaction chimique a eu
lieu.
Q4.
R4.
Ecrire les équations-bilan des réactions qui se sont produites dans les godets A1 à A3.
Godet A1: NaCl(aq) + AgNO3(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
Godet A2: NaBr(aq) + AgNO3(aq) → AgBr(s) + NaNO3(aq)
Godet A3: NaI(aq) + AgNO3(aq) → AgI(s) + NaNO3(aq)
Q5.
D'après vos observations, est-il possible de savoir quels ions halogénures sont en solution en ajoutant du nitrate
d'argent? Expliquez votre réponse.
Oui. Un précipité qui s'est formé dans chaque godet avait une couleur différente. Le chlorure d'argent
est blanc, le bromure d'argent est jaune, et l'iodure d'argent est jaune foncé.
R5.
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MICROCHIMIE
CHAPITRE IV
COULEURS DE FLAMME
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est aussi
nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE Avancé de Microchimie. Des serviettes en papier
sont nécessaires pour sécher la tige de verre entre les tests de différentes solutions.
3. Astuces
Il serait opportun de faire cette expérience dans une salle peu éclairée, car les couleurs de flamme sont mieux
observées sous une faible lumière. Celà peut être fait en fermant les rideaux de la salle. Si la salle où
l'expérience est faite n'a pas de rideaux, les lumières de la salle peuvent être éteintes pour rendre la salle un
peu sombre.
Une fois que l'extrémité de la tige a été immergée dans la solution à tester, elle doit être immédiatement placée dans le
flamme du microbrûleur pour que la couleur de l'ion métallique puisse être observée.
Il est important de rincer la tige de verre avec de l'eau de robinet et la sécher avant de tester la prochaine solution. Il peut
se faire qu'un résidu se forme à l'extrémité de la tige là où la flamme a été tenue. Si le résidu n'est pas nettoyé en rinçant
et en séchant, les autres solutions deviendront contaminées.
Vous pourriez prolonger l'expérience en donnant des solutions inconnues aux étudiants pour le test. On peut leur
demander d'identifier les ions de métaux (Ca2+, Cu2+, Na+ or K+) qui sont dans la solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide nitrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement lavé
avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide vers le haut.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide quelconque est jeté dans l'oeil, rincer
immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries). Cette substance aidera
à neutraliser l'acide dans l'oeil. Le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Dresser un tableau qui résume vos observations dans cette expérience. Y inclure la solution de sel que vous avez
utilisée, les ions métalliques présents dans la solution et les couleurs de la flamme.
Soluti on de sel
Ions métalli ques dans la
soluti on
C ouleur de la flamme
C a(N O3)2(aq)
C a2+(aq)
rouge
C u(N O3)2(aq)
C u2+(aq)
vert
N aCl (aq)
N a+(aq)
jaune
K N O3(aq)
K +(aq)
pourpre
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Q2.
R2.
Ecrire une équation avec des mots pour la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
Oxyde de calcium + acide nitrique → nitrate de calcium + eau
Q3.
R3.
Ecrire une équation-bilan pour la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
CaO(s) + 2HNO3(aq) → Ca(NO3)2(aq) + H2O(l)
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PREPARATION ET PROPRIETES DU SULFURE D'HYDROGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
L'acide chlorhydrique doit être ajouté lentement au sulfure de fer du godet F2, sinon le vigoureux bouillonnement
peut expulser le mélange à travers le tuyau en silicone dans le godet F1. Les couvercles doivent aussi être bien
serrés pour éviter des fuites.
L'expérience doit avoir lieu dans un endroit bien ventilé car les fumées de sulfure d'hydrogène sont nocives. Les élèves
doivent éviter d'inhaler les fumées directement!
Après avoir testé le pH de la solution dans le godet A2, l'enseignant doit assurer que les élèves ne mettent pas très
longtemps pour compléter le reste du manuel d'instruction. La solution formée dans le godet F1 est un acide faible et si
on met longtemps entre la mise en évidence du dichromate et les solutions de nitrate de métal dans les godets A, le
sulfure d'hydrogène gazeux peut s'échapper de la solution. Les résultats obtenus pourraient ne pas être convaincants.
La suspension jaune ou blanche qui se forme avec la solution de dichromate acidifiée peut être mieux observée sous le
comboplate®.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique 11 M est extrêmement corrosif. Si l'acide entre en contact avec la peau, la partie
affectée doit être immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Les fumées de sulfure d'hydrogène sont de fortes poisons. L'expérience doit avoir lieu dans une salle bien
ventilée. Si ceci n'est pas possible, l'expérience devrait être abandonnée ou performée à l'extérieur. Toute
personne avec des troubles du foie ne devrait pas participer à cette expérience! Si quelqu'un éprouve des
difficultés respiratoires, il devrait ête mis dans un endroit où il y a de l'air frais. Si la respiration continue d'
être laborieuse, le patient devrait être envoyé au médecin.
Les nitrates de plomb, de zinc et de cuivre sont toxiques quand ils sont ingérés ou absorbés par la peau.
Lavez soigneusement vos mains à l'eau et au savon après manipulation de ces produits.
Le dichromate de potassium cause l'irritation de la peau et des yeux. Lavez vos mains au savon et à grande
eau après l'usage.
Les solutions de sulfure d'hydrogène et les résidus de sulfure de fer devraient être dilués à l'eau et jetés dans
des pots à déchets.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'observez-vous dans le godet F1?
Les bulles de gaz traversent l'eau dans le godet F1.
Q2.
Pouvez-vous percevoir une odeur quelconque à partir de l'ouverture du godet F1?
Si oui, quelle serait la cause de cette odeur?
Oui, il y a une odeur nocive en provenance du godet F1. Ceci est dû au sulfure d'hydrogène.
R2.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q3.
R3.
Ecrire une formule chimique pour le gaz produit dans le godet F2.
La formule chimique pour le sulfure d'hydrogène est H2S(g).
Q4.
R4.
Etant donné le changement de couleur de l'indicateur, que pouvez-vous dire de la solution?
La solution est acide. Le sulfure d'hydrogène gazeux (H2S(g)) s'est dissout dans l'eau du godet F1 pour
former un acide faible (H2S(g) + H2O(l) → HS-(aq) + H3O+(aq)). Ceci a causé à l'indicateur dans le godet A2
de virer au rouge. Par contre, l'indicateur dans le godet A1 (contenant de l'eau de robinet) est resté vert.
Q5.
Donner une équation chimique qui représente la réaction de l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) avec le sulfure de fer
(FeS(s)).
2HCl(aq) + FeS(s) → H2S(g) + FeCl2(aq)
R5.
Q6.
R6.
Quelle est la couleur de la solution dans les godets A3 et A4?
Godet A3: La solution est orange.
Godet A4: La solution paraît verte et a une suspension jaune pâle ou blanche.
Q7.
R7.
Quelle preuve avez-vous pour montrer que le sulfure d'hydrogène aqueux H2S(aq) réagit avec le K2Cr2O7(aq)?
Les godets A3 et A4 contiennent tous les deux de l'acide chlorhydrique (HCl), mais sont de différentes
couleurs. Par conséquent, le sulfure d'hydrogène (H2S) en solution a réagi avec le dichromate de
potassium (K2Cr2O7) et a causé à la solution dans le godet A4 de virer au vert.
Q8.
Si l'équation de la réaction est 3H2S + 8HCl + K2Cr2O7 → 2CrCl3 + 7H2O + 3S + 2KCl, est-ce une
réaction d'oxydo-réduction? Donner une raison à votre réponse.
Oui, c'est une réaction rédox. Dans cette réaction les atomes de chromium en état d'oxydation de +6
dans K2Cr2O7 sont réduits en état d'oxydation de +3 dans CrCl3 (solution de couleur verte). Les atomes
de soufre en état d'oxydation de -2 dans H2S sont oxydés à un état d'oxydation de 0 (zero) dans S (la
suspension jaunâtre, blanche). Les atomes de chromium ont reçu des électrons, tandis que les atomes
de soufre les ont donnés.
R8.
Q9.
R9.
Quelle est la couleur du mélange dans les godets A5 et A6?
Godet A5: Solution bleue.
Godet A6: Suspension noire, ou précipité noir et une solution incolore.
Q10. Quelle est la couleur du mélange dans les godets A7 et A8?
R10. Godet A7: Solution incolore.
Godet A8: Suspension noire, ou précipité noir et une solution incolore.
Q11. Quelle est la couleur du mélange dans les godets A9 et A10?
R11. Godet A9: Solution incolore.
Godet A10: Suspension blanche, ou précipité blanc et une solution incolore.
Q12. Est-ce que les solutions des godets A6, A8 et A10 ont réagi avec les sels de métaux qui ont été ajouté à eux.?
R12. Oui. La solution de sulfure d'hydrogène dans A6, A8 et A10 a réagi avec les sels: nitrate de cuivre,
nitrate de plomb et nitrate de zinc respectivement.
Q13. Donner la raison de votre réponse à la question 12 et illustrer ce que vous pensez être arrivé dans chacun des
godets à l'aide d'une équation chimique.
R13. Godet A6: La formation d'un précipité noir indique une réaction chimique.
H2S(aq) + Cu(NO3)2(aq) → CuS(s) + 2HNO3(aq)
Godet A8:
La formation d'un précipité noir indique une réaction chimique.
H2S(aq) + Pb(NO3)2(aq) → PbS(s) + 2HNO3(aq)
Godet A10: La formation d'un précipité blanc indique une réaction chimique.
H2S(aq) + Zn(NO3)2(aq) → ZnS(s) + 2HNO3(aq)
Q14. Est-ce que le sulfure d'hydrogène (H2S(aq)) peut être oxydé par l'un ou l'autre des sels de métaux qui ont été
utilisés dans les godets A6, A8 et A10?
R14. Non. Le sulfure d'hydrogène en solution aqueuse n'est pas oxydé par les sels nitrates de cuivre, de
plomb, ou de zinc.
Q15. Est-ce que le sulfure d'hydrogène (H2S(aq)) est réduit par l'un ou l'autre des sels de métaux qui ont été utilisés
dans les godets A6, A8 et A10?
R15. Non. Le sulfure d'hydrogène en solution aqueuse n'est pas réduit par les sels nitrates de cuivre, de
plomb ou de zinc.
Q16. Donner une raison à votre réponse aux questions 14 et 15.
R16. L'état d'oxydation des atomes de soufre dans H2S et les sulfures de métaux (CuS, ZnS, PbS) est -2.
Comme il n'y a pas de changement en état d'oxydation des atomes S pendant ces réactions, les atomes
S ne peuvent pas avoir été oxydés ou réduits.
Q17. Ecrire une phrase décrivant les deux types de réaction qui peuvent arriver quand du sulfure d'hydrogène réagit avec
des sels de métaux en solution aqueuse.
R17. Quand le H2S réagit avec les sels de dichromate de métaux en solution acide, une réaction rédox a lieu
et le H2S est oxydé avec la formation de sulfure. Quand le H2S réagit avec les sels de nitrate de métaux
en solutions aqueuses, des sulfures de métaux insolubles peuvent se former.
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PREPARATION ET PROPRIETES DU DIOXYDE DE SOUFRE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
Tout l'équipement requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE
3. Astuces
L'acide chlorhydrique (HCl(aq)) doit être ajouté lentement au sulfite de sodium dans le godet F3, autrement le
dégagement gazeux initial peut expulser le mélange á travers le tuyau en silicone dans le godet F2.
Après addition du HCl(aq), le comboplate® doit être secoué pour empêcher qu'il y ait un effet retour, qui ferait que l'eau
soit aspirée du godet F2 vers F3. Environ deux minutes sont nécessaires pour que suffisamment de dioxyde de soufre
puisse se former. Pendant ce moment, on doit s'assurer que l'apprenant secoue le comboplate® aussitôt qu'un effet retour
est observé.
L'expérience doit être effectuée dans un endroit bien ventilé, car les fumées de dioxyde de soufre sont nocives. Les
apprenants doivent éviter d'aspirer les fumées.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique sont corrosifs. Si un acide quelconque est mis en contact avec la
peau, rincer immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes
doivent être traitées dans un centre médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Les fumées de dioxyde de soufre sont extrêmement nocifs. L'expérience doit être effectuée dans un endroit
bien ventilé. Si celà n'est pas possible, on laisserait tomber celle-ci ou elle serait effectuée dans un autre
endroit plus approprié. Les personnes qui ont des problèmes de foie ne devrait pas faire cette expérience. Si
une personne commence à montrer des difficultés à respirer, elle doit être conduite dans un endroit contenant
de l'air frais. Si les difficultés de respiration persistent, le patient sera pris chez le médecin.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur du papier indicateur? Quel est le pH de l'eau?
Si le papier litmus bleu est utilisé pour tester l'eau, il reste bleu. Si le papier indicateur universel est
utilisé, il vire au vert. Le pH de l'eau est ~7 (neutre).
Q2.
R2.
Qu'observe-t-on dans le godet F3?
Des bulles se forment dans le mélange.
Q3.
R3.
Sent--on une odeur provenant de l'ouverture du godet F2? Si oui, à quoi est dûe cette odeur?
Oui, une odeur provient de F2. Elle est dûe à la formation de dioxyde de soufre gazeux.
Q4.
R4.
Quelle est la formule chimique du gaz qui s'est formé dans le godet F3?
La formule chimique du dioxyde de soufre est SO2(g)
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Q5.
R5.
Quelle est la couleur du papier indicateur? Que concluez-vous?
Le papier litmus bleu devient rouge ou rose quand il est plongé dans la solution du godet F2. Le papier
indicateur universel vire aussi au rouge/rose. Le dioxyde de soufre gazeux formé dans le godet F3 se
dissout dans l'eau du godet F2 pour former une solution acide faible, qui fait que le papier indicateur
vire au rouge/rose.
Q6.
R6.
Donnez l'équation chimique de la réaction entre la solution d'acide chlorhydrique HCl(aq)) et le sulphite de sodium
(Na2SO3(s)).
Na2SO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + SO2(g) + H2O(l)
Q7.
R7.
Quelle est la couleur dans chacun des godets: F1 et F2?
Godet F1: Orange
Godet F2: Vert
Q8.
R8.
Quels sont les ions responsables de la couleur de la solution dans le godet F1?
Les ions dichromate (Cr2O72-(aq)) en solution sont responsables de la couleur orange du godet F1.
Q9.
R9.
Expliquer toute différence de couleur entre la solution du godet F1 et celle du godet F2.
La solution du godet F1 est orange, tandis que la solution du godet F2 est verte. La couleur des ions
chrome(III) en solution est verte. La couleur différente du godet F2 indique que les ions dichromate
oranges ont été réduits en ions chrome(III) verts en solution acide.
Q10. Est-ce que le dioxide de soufre est oxydé ou il est réduit par le dichromate de potassium dans une solution acide?
R10. Le dioxyde de soufre en solution est oxydé par le dichromate de potassium (K2Cr2O7(aq)) en solution
acide. L' équation-bilan de la réaction serait:
H2SO4(aq) + K2Cr2O7(aq) + 3SO2(aq) → Cr2(SO4)3(aq) + H2O(l) + K2SO4(aq)
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REACTION DU DIOXYDE DE SOUFRE ET SULFURE D'HYDROGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
L'acide chlorhydrique (HCl(aq)) doit être ajouté lentement au sulfite de sodium dans le godet F3, sinon le
bouillonnement initial peut expulser le mélange à travers le tuyau en silicone dans le godet F2.
Après que le HCl(aq) ait été ajouté, le comboplate® doit être secoué pour éviter le reflux d'eau du godet F2 dans le godet
F3. Il faut environ deux minutes pour que assez de dioxyde de soufre se forme. Pendant ce temps, il faut que les élèves
secouent le comboplate® aussitôt qu'un effet retour est observé.
L'expérience doit avoir lieu dans un endroit bien ventilé car le dioxyde de soufre et le sulfure d'hydrogène sont des gaz
nocifs. Les élèves doivent éviter d'inhaler les fumées directement!
Le HCl(aq) doit être ajouté lentement au sulfure de fer pour éviter que la solution dans le godet F1 ne soit expulsée dans
le godet F2.
L'apparence laiteuse de la solution est due à la formation de soufre (S(s)) solide. Le solide lui-même ne peut pas être vu
car il reste en suspension, donnant à l'eau l'apparence laiteuse.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique est corrosif. Si un acide quelconque entre en contact avec la peau, la partie affectée doit
être immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Les fumées de dioxyde de soufre et de sulfure d'hydrogène sont de fortes poisons. L'expérience doit avoir lieu
dans une salle bien ventilée. Si ceci n'est pas possible, l'expérience devrait être abandonnée ou performée à
l'extérieur. Toute personne avec des troubles du foie ne devrait pas participer à cette expérience! Si quelqu'un
éprouve des difficultés respiratoires, il devrait être mis dans un endroit où il y a de l'air frais. Si la respiration
continue à être laborieuse, le patient devrait être envoyé au médecin.
Les solutions et les résidus de sulfure de fer devraient être dilués avec de l'eau et jetés dans un pot à déchets.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Q2.
R2.
Qu'observez-vous dans le godet F2 où les deux gaz formés dans les godets F1 et F3 se mélangent en solution
aqueuse?
L'eau claire dans F2 devient laiteuse et jaune.
Pour quelle raison pensez-vous que cela se passe ainsi? Quelle substance est observée dans le godet F2?
Le dioxyde de soufre formé dans le godet F3 et le sulfure d'hydrogène formé dans le godet F1 se sont
mélangés en solution aqueuse. Le soufre (un solide) s'est formé dans F2. Le solide en suspension fait
que l'eau paraisse laiteuse.
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Q3.
R3.
Ecrire une équation chimique pour représenter la réaction entre les deux gaz en solution aqueuse.
SO2(aq) + 2H2S(aq) → 3S(s) + 2H2O(l)
Q4.
Est-ce que le sulfure d'hydrogène est oxydé ou réduit quand les deux gaz se mélangent en solution aqueuse?
Donner une raison pour votre réponse.
L'atome de soufre dans H2S a un nombre d'oxydation de -2. Ce nombre devient 0 quand l'atome S est
dans le soufre solide. Les atomes H ne changent pas leur nombre d'oxydation. Le sulfure d'hydrogène a
donc été oxydé.
R4.
Q5.
R5.
Est-ce que le dioxyde de soufre est réduit ou oxydé quand les deux gaz se mélangent en solution aqueuse?
Donner des raisons pour votre réponse.
L'atome de soufre dans SO2 a un nombre d'oxydation de +4. Ce nombre devient zéro quand l'atome S
est dans le soufre solide. Les atomes O ne changent pas leur nombre d'oxydation. Les molécules de
dioxyde de soufre ont gagné des électrons et ont été donc réduites quand les deux gaz se sont
mélangés en solution aqueuse.
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POLLUTION DE L'AIR PAR LE DIOXYDE DE SOUFRE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Partie 1:
Emission Incontrôlée de Dioxyde de Soufre
Quand vous ajoutez de l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) au sulfite de sodium dans la Partie 1, il ne faut pas pousser la
canule de la seringue tout le long de l'orifice du couvercle 2. Poussez le piston de la seringue lentement: le HCl(aq)
pourrait se collecter sous le couvercle si il est injecté en un temps.
Une période d'attente de trois à cinq minutes est recommandée avant de noter les observations (Parties 1, 2 et 3). Si vous
attendez plus longtemps que ça, les résultats obtenus pourraient être différents de ceux décrits dans les réponses
modèles parce que l'acidification de l'eau dans les petits godets augmente avec le temps.
Notez que tout courants d'air dans la salle influencera les résultats car le dioxyde de soufre gazeux (SO2(g)) peut
atteindre les godets les plus périphériques du comboplate®. Ceci peut être utilisé pour montrer l'effet du vent dans la
propagation de la pollution de l'air, par exemple d'un quartier industriel à une ville éloignée. Pour éliminer l'effet des
courants d'air, le comboplate® peut être placé dans un récipient peu profond comme un carton vide.
Partie 2:
La Fonction d'une Cheminée dans la Dispersion des Polluants de l'Air
Dans la Partie 2, l'acide doit être ajouté lentement au godet E3, sinon le vigoureux bouillonnement dans le godet peut
expulser l'acide à travers le tuyau en silicone.
L'entrée de la seringue dans le couvercle 2 doit être bouchée aussi vite que possible après avoir retiré la seringue, sinon
une quantité suffisante de SO2(g) peut s'échapper du godet E3 et embrouiller les résultats.
Partie 3:
Elimination d'Emissions par une Substance Absorbante
Dans la Partie 3, l'oxyde de calcium doit être placé de façon aussi serrée que possible dans le tuyau en silicone pour qu'il
ne soit pas expulsé quand le HCl(aq) est ajouté au godet. L'acide ne doit pas être ajouté trop rapidement parce que cela
augmentera la pression dans le godet ce qui pourrait forcer tout l'oxyde de calcium à l' extérieur du tuyau en silicone.
Comme dans la Partie 2, l'entrée de la seringue dans le couvercle 1 doit être immédiatement bouchée après retrait de la
seringue pour éviter que le SO2(g) ne s'échappe et embrouille les résultats.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Les fumées de dioxyde de soufre sont des poisons. L' expérience doit avoir lieu dans un endroit bien ventilé.
Si cela n'est pas possible, l'expérience devrait être abandonnée ou faite à l' extérieur. Si quelqu'un éprouve
des difficultés respiratoires, il devrait être mis dans un endroit où il y a de l'air frais. Si la respiraton continue à
être laborieuse, le patient devrait recevoir de l'oxygène et être envoyé à un médecin.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Partie 1:
Emission Incontrôlée de Dioxyde de Soufre
Q1.
R1.
Quels sont la couleur et le pH de la solution aqueuse de l'indicateur universel au début de l'expérience?
La couleur de la solution d'indicateur dans l'eau de robinet des petits godets est vert. Le pH est donc de
7 (neutre).
Q2.
Qu'arrive-t-il à la couleur de la solution aqueuse de l'indicateur universel dans les godets? Qu'arrive t-il au pH de
cette solution ?
La couleur de l'indicateur a graduellement changé du vert au rouge à la surface de l'eau dans certains
godets. Le pH est entrain de diminuer c-à-d que la solution est entrain de devenir acidique.
R2.
Q3.
R3.
Q4.
R4.
Expliquer votre réponse à la question 2 en utilisant une équation chimique pour représenter la réaction qui pourrait
avoir lieu.
SO2(g) + H2O(l) → H2SO3(aq)
Est-ce que les couleurs de la solution aqueuse changent uniformément:
a)
sur toute la surface de la solution dans chacun des godets,
b)
du haut en bas dans chacun des godets?
a)
Non. La couleur ne change pas uniformément sur toute la surface de la solution dans chaque
godet. Quelques godets proches de la source de dioxyde de soufre ont leur surface entière
colorée au rouge. Les autres godets plus éloignés ont seulement la partie externe de la surface
colorée au rouge tandis que la partie centrale de leur surface est toujours verte. Dans quelques
godets, la couleur n'a pas du tout changé.
b)
Non. La couleur n'a pas uniformément changé de haut en bas dans chaque godet. La couleur de
la solution à la surface est rouge, tandis que la couleur en dessous est verte.
Q5.
R5.
Suggérer une raison pour votre réponse à la question 4.
Le dioxyde de soufre gazeux a réagi avec les couches superficielles de la solution aqueuse de
l'indicateur universel avec lesquels il est d'abord venu en contact causant à cette couche de devenir
acide. Plus les godets étaient éloignés de la source de SO2, moins la couleur de la solution a changé.
Q6.
Est-ce que l'acidification de la solution est la même dans tous les petits godets du comboplate® ? Expliquer votre
réponse.
Non, l'acidification de la solution n'est pas la même pour tous les petits godets. Les contenus des godets
proches de la source de dioxyde de soufre ont été plus acidifiés tandis que ceux plus éloignés l'ont été
moins. Certains godets n'ont pas été acidifés du tout comme en témoigne la couleur verte de la solution.
R6.
Q7.
R7.
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Dans combien de godets l'eau a -t-elle été acidifiée ? (Répondez à cette question pas plutard que 5 minutes à
partir du moment où vous avez commencé l'expérience.)
L'acidification variera avec les conditions, mais normalement 40 - 45 godets sont acidifiés après environ
5 min.
Est-ce que le nombre de godets ayant une acidification de l'eau serait plus grand ou plus petit si six au lieu de trois
microspatulées de sulfite de sodium étaient ajoutées au godet E3 au début de l'expérience. Expliquer votre
réponse.
Le degré d'acidification serait plus si six microspatules de sulphite de sodium étaient utilisées.
L'addition de plus de sulphite de sodium dans la réaction devrait résulter en augmentation de l'émission
de dioxyde de soufre gazeux, à condition que l'acide chlorhydrique utilisé soit suffisant.
Comment la distribution de l'acidification a-t-elle changée du premier moment où vous avez observé les godets au
dessous du comboplate® ? Expliquer votre réponse.
Les solutions dans les godets proches de la source de SO2(g) sont rouges du sommet vers le fond de
chaque godet. Les solutions dans certains autres godets ont une couche rouge à la surface, une couche
orange en dessous et une couche verte au fond du godet. D'autres godets à la périphérie du
comboplate® sont rouges à la surface et verts au fond du godet. Les solutions dans d'autres godets sont
restées seulement vertes.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Partie 2:
Q1.
R1.
Q2.
R2.
Q3.
R3.
Est-ce que l'acidification de la solution est la même dans tous les petits godets du comboplate® ? Expliquer votre
réponse.
Non, l'acidification n'est pas la même pour tous les petits godets. Les contenus des godets plus proches
de la source de dioxyde de soufre sont les plus acidifiés. Quelques godets périphériques pourraient
montrer une petite acidité, mais seulement sur les bords du godet.
Dans combien de godets l'eau a été acidifiée? (Répondre à cette question pas plus de 5 minutes après le début de
l'expérience.)
L'acidification variera avec les conditions, mais normalement entre 12 et 25 godets sont acidifiés après
environ les 5 minutes.
Comparer votre réponse à la question 2 ci-dessus à votre réponse de la question 7 dans la Partie 1. Est-ce que le
nombre de godets montrant une acidification de l'eau est moins élevée quand une cheminée est présente?
Le nombre de godets montrant une acidification est plus petit que dans la Partie1. Ceci montre que la
fonction de la cheminée est de pousser les polluants de l'air plus haut dans l'atmosphère et de les
disperser et donc de diminuer le degré d'acidification dans la région autour de la source de pollution.
Partie 3:
Q1.
La Fonction d'une Cheminée dans la Dispersion des Polluants de l'Air
Elimination d'Emissions par une Substance Absorbante
R1.
Dans combien de godets l'eau a-t-elle été acidifiée? (Répondez à cette question dans les 5 minutes après le début
de l'expérience.)
Aucun godet n'a été acidifié.
Q2.
R2.
Ecrire une équation chimique équilibrée de la réaction entre le SO2(g) et le CaO(s) dans la cheminée.
SO2(g) + CaO(s) → CaSO3(s)
Q3.
R3.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de l'oxyde de calcium sur les émissions de SO2.
L'oxyde de calcium élimine le SO2 comme polluant de l'air. Tout le dioxyde de soufre gazeux a été
converti en sulphite de calcium solide.
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PREPARATION ET MISE EN EVIDENCE DE L'ACIDE CHLORHYDRIQUE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans la manuel. L'eau de robinet et l'eau chaude sont nécessaires.
Vous avez peut-être de l‘acide sulfurique (H2SO4(aq)) concentré dans votre laboratoire de l'école. La
concentration de cet acide est de 98% ou environ 18 M. Si vous utilisez l'acide sulfurique 18 M pour faire
cette expérience, le comboplate® sera détruit. Il vous faudra diluer l'acide sulfurique de la concentration
18 M à 13.5 M comme suit:
Mettez 25 ml d'eau dans un gobelet. Mesurez attentivement 75 ml d'acide sulfurique 18 M dans un cylindre de mesure
ou un autre récipient convenable. Ajoutez de petits volumes d'acide sulfurique à l'eau et remuez constamment la solution
après chaque addition. Ne versez pas l'eau dans l'acide. La chaleur produite par la rencontre entre l'acide et
l'eau peut causer un giclement de l‘acide. Eviter tout contact entre l'acide et la peau, les yeux ou les
vêtements parce qu'il est très corrosif! Si cela arrive, irriguez la partie affectée à l'eau et demandez un avis
médical si nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
Si possible l'acide sulfurique pourrait être chauffé avant que les élèves commencent l'expérience. Ça permettra
de sauver du temps.
L'eau de robinet dans certains endroits peut avoir une haute teneur en chlorure. Par conséquent, dépendant de la région
où l'expérience se passe, un précipité blanc de chlorure d'argent (AgCl(s)) peut être obtenu quand l'eau de robinet est
testé avec la solution de nitrate d'argent (AgCl(s)). Ceci n'est généralement pas un problème comme le précipité de
chlorure d'argent obtenu après production d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) est de quantité plus grande et donc plus visible
que celui dû à la teneur en chlorure de l'eau.
Quand vous ajoutez l'acide sulfurique au chlorure de sodium (NaCl(s)) dans le godet F1, une mousse se forme dans la
solution et des bulles dans le godet. Pour cela, l'acide doit être ajouté lentement, sinon la solution expulsera des bulles à
travers le tuyau en silicone dans le godet F2. Cela nécessitera de recommencer l'expérience. Permettez aux bulles de
disparaître avant d'ajouter une autre goutte d'acide.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique est corrosif. Si l'acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
L'argent est un métal cher. Les solutions de nitrate d'argent sont également chères et ne devraient pas être
gaspillées!
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Notez la couleur de l' indicateur dans l'échantillon d'eau de robinet.
L'indicateur universel est vert dans l'échantillon d'eau de robinet.
Q2.
R2.
Quel est le pH de l'eau?
Le pH d'eau est d'environ 7.
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Q3.
R3.
Qu'observez-vous dans le godet A4?
Il n'y a pas de réaction apparente entre l'eau de robinet et la solution de nitrate d'argent dans le godet
A4.
Q4.
R4.
Que voyez-vous se passer dans le godet F1?
La réaction du mélange dans le godet F1 mousse avec la production de gaz.
Q5.
R5.
Que se passe-t-il dans le godet F2?
Les bulles de gaz peuvent être vues entrer dans l'eau du godet F2.
Q6.
R6.
Quel est la couleur de l'indicateur dans le godet A2?
L'indicateur est rouge dans le godet A2.
Q7.
R7.
Est-ce que la solution est acide, basique ou neutre?
La solution est acide.
Q8.
R8.
Que se passe-t-il dans le godet A5?
La solution claire dans le godet A5 devient immédiatement laiteuse un est précipité blanc se dépose.
Q9.
R9.
Ecrivez une équation-bilan illustrant la réaction qui a lieu dans le godet F1.
HCl(g) + NaHSO4(aq)
H2SO4(aq) + NaCl(s) →
Q10. Quel est le nom du gaz qui a formé des bulles dans l'eau du godet F2?
R10. Le chlorure d'hydrogène (HCl(g)) est le gaz qui a produit des bulles dans le godet F2.
Q11. Expliquez pourquoi l'eau du godet F2 a changé de pH. Qu'est-ce que cela vous apprend à propos du gaz qui est
produit dans le godet F1?
R11. Le chlorure d'hydrogène est un acide gazeux, qui se dissout dans l'eau pour former l'acide
chlorhydrique (HCl(aq)).
Q12. Ecrivez une équation-bilan illustrant la réaction du gaz avec de l'eau dans le godet F2. A partir de cette équation,
identifier les ions qui ont fait que l' indicateur universel ait changé de couleur.
H3O+(aq) + Cl-(aq)
R12. HCl(g) + H2O(l) →
Les ions hydronium (H3O+(aq)) ont donné à la solution ses propriétés acidiques et ont causé à l'indicateur
universel d'apparaître rouge.
Q13. Quelle autre preuve y-a-t-il pour vos réponses aux questions 10 et 11? Ecrivez l'équation-bilan de la réaction de
précipitation dans le godet A5.
R13. Le nitrate d'argent (AgNO3(aq)) a réagi avec l'acide chlorhydrique pour former un précipité blanc de
chlorure d'argent (AgCl(s)). La réaction de précipitation peut être représentée soit comme:
AgNO3(aq) + HCl(aq) →
AgCl(s) + HNO3(aq)
ou:
Ag+(aq) + Cl-(aq) →
AgCl(s)
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PREPARATION ET MISE EN EVIDENCE DE L'ACIDE NITRIQUE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans la manuel. L'eau de robinet est nécessaire. Vous avez peut-être
de l‘acide sulfurique (H2SO4(aq)) concentré dans votre laboratoire de l'école. La concentration de cet acide est
de 98% ou environ 18 M. Si vous utilisez l'acide sulfurique 18 M pour faire cette expérience, le
comboplate® sera détruit. Il vous faudra diluer l'acide sulfurique de la concentration 18 M à 9 M comme suit:
Mettez 50 ml d'eau dans un gobelet. Mesurez attentivement 50 ml d'acide sulfurique 18 M dans un cylindre de mesure
ou un autre récipient convenable. Ajoutez de petits volumes d'acide sulfurique à l'eau et remuez constamment la solution
après chaque addition. Ne versez pas l'eau dans l'acide. La chaleur produite par la rencontre entre l'acide et
l'eau peut causer un giclement de l‘acide. Eviter tout contact entre l'acide et la peau, les yeux ou les
vêtements parce qu'il est très corrosif! Si cela arrive, irriguez la partie affectée à l'eau et demandez un avis
médical si nécessaire.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE.
3. Astuces
La première partie de l'expérience nécessite que l'acide nitrique (HNO3(aq)) soit produit de l'acide sulfurique et le
nitrate de potassium (KNO3(s)). Après que l'acide sulfurique ait été ajouté au nitrate de potassium quelques
grains de nitrate de potassium restent dans le godet F1. Ceci est dû au fait qu'un excès de nitrate de potassium
a été utilisé. Il n'est donc pas nécessaire de perdre du temps en remuant la solution dans le godet F1 pour
essayer de dissoudre le nitrate de potassium .
La deuxième partie de l'expérience nécessite que le produit formé dans le godet F1 soit testé pour prouver que l'acide
nitrique a été réellement formé. La solution en provenance du godet F1 est ajouté aux copeaux de cuivre du godet F3.
Cette installation est représentée dans le diagramme fourni, où une pièce de Prestik ou plasticine bouche la prise d'air du
couvercle 1. Il ne faut pas boucher la prise d'air avant que l'acide ait été ajouté aux copeaux de cuivre, sinon la
pression créée dans le godet F3 expulsera le couvercle du godet. Il est conseillé que les élèves lisent
attentivement le mode opératoire et ne suivent pas seulement le diagramme.
Si le gaz brun de dioxyde d'azote (NO2(g)) se forme peu de temps après l'addition de l'acide nitrique aux copeaux de
cuivre, il ne serait même pas nécessaire de boucher la prise d'air du couvercle 1. Toutefois, une fois que le dioxyde
d'azote s'est échappé du godet F3, boucher la prise d'air du couvercle 1 resultera en formation de plus de dioxyde d'azote
au dessus de la solution de nitrate de cuivre bleue dans le godet et on verra une couleur brune.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium ( utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Le dioxyde d'azote est un gaz toxique piquant. Il ne faut pas inhaler ses fumées. Assurez-vous que
l'expérience a lieu dans une salle bien ventilée.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quel est le nom des produits aqueux formés lors de la réaction?
Les produits de la solution aqueuse formés dans la réaction sont l'acide nitrique (HNO3(aq)) et
l'hydrogénosulfate de potassium (KHSO4(aq)).
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Q2.
R2.
Ecrire une équation-bilan illustrant la réaction qui se passe dans le godet F1 entre l'acide sulfurique (H2SO4(aq)) et
le nitrate de potassium (KNO3(s)).
H2SO4(aq) + KNO3(s) → HNO3(aq) + KHSO4(aq)
Q3.
R3.
Que se passe-t-il dans le godet F3?
Après quelques secondes, des bulles peuvent être vues à partir de la surface des copeaux de cuivre.
Q4.
R4.
Voyez-vous des produits gazeux colorés se former?
Non, les produits gazeux colorés ne se forment pas immédiatement.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur de la solution dans le godet F3 après 3 - 5 minutes?
La solution dans le godet F3 est de couleur bleue claire.
Q6.
R6.
Quelle est la couleur du gaz formé dans le godet F3?
Le gaz formé dans F3 est de couleur brune.
Q7.
R7.
Identifier les produits et leurs couleurs respectives que vous observez dans le godet F3.
Les produits étaient la solution bleue de nitrate de cuivre (Cu(NO3)2(aq)) et un gaz identifié par les bulles
qui se sont élevées à la surface de la solution bleue au fur et à mesure que le cuivre réagissait. Ce gaz
était incolore et ne pouvait pas être vu au-dessus de la solution. On peut deviner que c'était du
monoxyde d'azote (NO(g)).
Q8.
R8.
Ecrire une équation-bilan représentant la réaction qui se passe dans le godet F3.
8HNO3(aq) + 3Cu(s) → 3Cu(NO3)2(aq) + 4H2O(l) + 2NO(g)
Q9.
Le produit gazeux, monoxyde d'azote (NO), est incolore et ne peut pas être vu. Pourquoi le gaz du godet F3 est-il
devenu brun après avoir bouché le godet avec de la plasticine pour 5 minutes? (*Astuce: penser à la réaction de
NO(g) avec l'air dans le godet F3.)
Après que le couvercle ait été bouché, le monoxyde d'azote ne pouvait plus sortir du godet et donc a
réagi avec le dioxygène (O2(g)) de l'air à l'intérieur du godet, pour produire du dioxyde d'azote (NO2(g))
brun, gazeux. L'équation chimique représentant la réaction du monoxyde d'azote gazeux avec le
dioxygène de l'air est:
R9.
2NO(g) + O2(g)
→
2NO2(g)
Q10. En quoi la réaction dans le godet F3 prouve-t-elle la production d'acide nitrique dans le godet F1?
R10. La formation de NO2(g) par réaction avec le cuivre est caractéristique de l'acide nitrique. A part le
dibrome, le NO2 est le seul gaz brun. La formation d'une solution brune au fur et à mesure que la
réaction se passe montre que le cuivre est entrain d'être dissout et les ions Cu2+ sont entrain d'être
formés dans la solution.
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SOLUBILITE DES SULFATES DE METAUX DU GROUPE 2 DANS L'EAU
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans la Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Une feuille de papier blanc est nécessaire sur laquelle on pose le comboplate® pour une meilleure
observation mais elle n'est pas fournie.
3. Astuces
Si un des précipités formés a une surface irrégulière, remuez-le avec une microspatule propre et laissez-le se
déposer avant de comparer les hauteurs des précipités.
La réaction qui a lieu quand la solution de sulfate de sodium est ajoutée à la plupart des solutions de nitrates de métaux
du Groupe 2, peut être représenté comme suit:
Na2SO4(aq) + M(NO3)2(aq)
→
MSO4(s) + 2NaNO3(aq)
Où M = Ca, Sr or Ba.
Ces sulfates de métaux sont insolubles dans l'eau et plongent au fonds du godet. Le sulfate de magnésium (M = Mg) par
contre est soluble dans l'eau et les ions Mg2+(aq) et SO42-(aq) restent dans la solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
La solution de sulfate de sodium peut être nocive quand elle est avalée ou absorbée par la peau. Lavez
soigneusement vos mains après l'expérience.
Les solutions de nitrates de métaux du Groupe 2 peuvent être nocives quand elles sont avalées ou absorbées
par la peau. Elles sont irritantes pour la peau et pour les yeux. Si il y a contact avec la peau ou les yeux, la
partie affectée doit être lavée à grande eau.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
Préparer un tableau similaire au tableau ci-dessous:
Tableau 1. Observations expérimentales
Plus de precipité
Deuxième avec plus de
precipité
Troisième avec
plus de precipité
Moins de precipité
GODET
A4
A3
A2
A1
PRODUIT
Sulfate de Barium
BaSO4(aq)
Sulfate de Strontium
SrSO4(aq)
Sulfate de Calcium
CaSO4(aq)
Sulfate de Magnésium
MgSO4(aq)
Q2.
R2.
Observer les hauteurs des precipités formés dans chaque godet et enregistrer dans votre tableau lesquels des
godets avaient le plus de précipité et ceux qui en avaient le moins.
Voir Tableau 1. (Notez qu'il n'y a pas de précipité dans le godet A1.)
Q3.
R3.
Donner le nom et la formule du produit qui s'est formé dans chaque godet. Enregistrer cela dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q4.
R4.
Quel est l'ordre de solubilité des sulfates des éléments du Groupe 2 - Mg, Ca, Sr et Ba?
Mg > Ca > Sr > Ba
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PREPARATION DE L'AMMONIAC
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet et l'eau chaude sont nécessaires.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Un grand récipient est nécessaire pour contenir l'eau chaude.
3. Astuces
On peut utiliser des boîtes à crème-glacée de 2 litres pour l'eau chaude. Elles sont idéales pour l'usage
individuel et peuvent aisément accommoder le comboplate® .
Faites flotter le comboplate® dans l'eau chaude et ne le poussez pas au fond du récipient.
Il est préferable d'utiliser de l'eau presque bouillante. A cette température, la réaction entre l'hydroxyde de calcium
(Ca(OH)2(s)) et le chlorure d'ammonium (NH4Cl(s)) se passe rapidement et de bons résultats sont obtenus dans environ 1
minute. Plus petite est la température de l'eau, plus lente sera la réaction et moins convaincants seront les résultats. (Ex.
Le papier indicateur universel est bleu clair au lieu de violet ).
Si à n'importe quel moment pendant l'expérience il y a un reflux d'eau du godet F2 vers le godet F1, enlevez le tuyau en
silicone de l'installation.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'ammoniac est un gaz toxique. Eviter d'inhaler les fumées qui se dégagent du godet F1. Assurez-vous que
l'expérience a lieu dans une salle bien ventilée.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de l'indicateur universel dans l'eau de robinet? Qu'est-ce que celà indique à propos de l'eau?
L'indicateur universel est de couleur verte dans l'eau. L'eau de robinet est neutre.
Q2.
R2.
Qu'est-il arrivé au mélange de chlorure d'ammonium et d'hydroxide de calcium dans le godet F1?
Il semble que rien ne s'est passé dans le mélange dans le godet F1.
Q3.
R3.
Décrivez l'odeur provenant du godet F1.
Il y a une odeur piquante caractéristique de l'ammoniac en provenance du godet F1.
Q4.
Qu'est-il arrivé à la couleur de l'indicateur universel dans le godet F2?
Qu'est-ce que celà indique à propos de la solution du godet F2?
La couleur de l'indicateur universel a changé du vert au bleu ou violet. La solution dans le godet F2 est
basique.
R4.
Q5.
R5.
Q6.
R6.
Quelle évidence y-a-t-il prouvant que du gaz a été produit par la réaction entre le chlorure d'ammonium et
l'hydroxyde de calcium, même s'il semble que rien n'est arrivé au mélange du godet F1?
Une odeur piquante a été détectée en provenance du godet F1. La solution d'indicateur universel dans
le godet F2 a changé de couleur, montrant qu'un certain produit gazeux doit s'être formé dans le godet
F1 et est entré dans l'eau du godet F2 par le tuyau en silicone.
Que révèlent vos résultats avec la solution d'indicateur universel à propos du gaz produit dans le godet F1? Donner
une raison à votre réponse.
Le gaz est soluble dans l'eau et forme une solution basique. Avant l'expérience, l'eau dans le godet F2
s'était montrée neutre. Après que le mélange dans le godet F1 était chauffé, la solution dans le godet F2
est devenue basique. Ceci implique que le gaz produit dans le godet F1 est basique, et qu'il s'est dissout
dans l'eau du godet F2 pour former une solution basique.
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Q7.
R7.
Quel est le nom du gaz produit dans le godet F1?
Le gaz produit dans F1 est l'ammoniac.
Q8.
Pourquoi a-t-on utilisé l'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2(s)) pour le mélange avec le chlorure d'ammonium
(NH4Cl(s))?
Quand le chlorure d'ammonium est chauffé, deux produits gazeux se forment: l'ammoniac et le chlorure
d'hydrogène. L'hydroxyde de calcium réagit avec le chlorure d'hydrogène dans une réaction de
neutralisation pour former un sel (CaCl2(s)). Ceci permet au gaz ammoniac d'être détecté en l'absence
de chlorure d'hydrogène gazeux.
R8.
Q9.
R9.
Ecrire une équation-bilan representant la réaction qui a eu lieu dans le godet F1.
2NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) → 2NH3(g) + CaCl2(s) + 2H2O(l)
Q10. Ecrire une équation-bilan representant la réaction qui a eu lieu dans le godet F2
R10. NH3(g) + H2O(l) → NH4+(aq) + OH-(aq)
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PREPARATION ET PROPRIETES DU DIOXYDE D'AZOTE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis pour les Parties 1 et 2 sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est
nécessaire. L'eau chaude et l'eau froide sont nécessaires dans la Partie 2.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Des tasses en plastique sont requises dans la Partie 2. Si elles ne sont pas disponibles, tout
recipient qui peut contenir de l'eau chaude et de l'eau froide sera suffisant.
3. Astuces
Partie 1:
Préparation du Dioxyde d'Azote
Si les tournures de cuivre sont ternes, elles ne seront pas très efficaces dans la producton de dioxyde d'azote gazeux
NO2(g)). Essayez d'utiliser des tournures de cuivre très colorées qui produiront rapidement un volume substantiel de
NO2(g).
L'acide nitrique doit être ajouté lentement aux tournures de cuivre dans le godet F2, sinon le vigoureux bouillonnement
dans le godet pourrait expulser la solution dans le godet F2 à travers le tuyau en silicone vers le godet F1.
Pour détecter l'odeur du gaz, passez votre main au-dessus du godet F1 vers votre nez. Il ne faut pas inhaler le gaz
directement car c'est un poison asphyxiant.
Partie 2:
L'Influence de la Température sur L'Equilibre Dioxyde d'Azote/Tétraoxyde de Diazote
Dans la Partie 2, l'air à l'intérieur du bulbe de la micropipette doit être expulsé en pressant le bulbe entre le pouce et
l'index. Le bulbe doit être maintenu dans cette position jusqu'à ce que la pointe de la micropipette soit introduit dans la
prise d'air du couvercle 1. Quand le bulbe est relaché, il se remplit de NO2(g) brun.
Pour éviter que le dioxyde d'azote ne s'échappe de la micropipette, la pointe devrait être tout le temps pincée.
La salle devrait être bien ventilée car le dioxyde d'azote qui s'échappe de la prise d'air du couvercle 1 peut être accablant.
Après collection de NO2(g), la réaction dans le godet F1 peut être ralentie en enlevant le couvercle et en diluant le contenu
du godet avec de l'eau de robinet.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide nitrique est très corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être lavée à
grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Le dioxyde d'azote est un gaz piquant et toxique. Il ne faut pas inhaler ses fumées. Assurez-vous que
l'expérience a lieu dans une salle bien ventilée.
La solution de nitrate de cuivre formée pendant la réaction de l'acide nitrique avec le cuivre peut être irritant
pour la peau. Lavez soigneusement vos mains avec du savon après l'expérience.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Partie 1:
Préparation du Dioxyde d'Azote
Q1.
R1.
Noter le pH de l'eau dans le godet F1. (Astuce: Utilisez le papier coloré indicateur de pH)
La couleur de la solution d'indicateur coloré universel est verte. Donc l'eau est neutre (pH 7).
Q2.
R2.
Qu'observez-vous dans le godet F2 ?
Les tournures de cuivre se sont rapidement dissoutes dans l'acide nitrique du godet F2.
Q3.
R3.
Pouvez-vous sentir quelquechose de la prise d'air du godet F1 ? (Décrivez ce que vous sentez.)
Oui. Il y a une odeur piquante (étouffante) en provenance du godet F1.
Q4.
R4.
Quelle est la couleur du gaz produit dans le godet F2 ?
Le gaz produit dans F2 est de couleur brune.
Q5.
R5.
Quel est le pH de la solution dans le godet F1 ?
La solution d'indicateur coloré universel est rouge. La solution est donc acide (pH~3).
Q6.
R6.
Quel est le nom du gaz formé dans le godet F2 ?
Le gaz formé dans F2 est le dioxyde d'azote.
Q7.
R7.
Quelle est la formule chimique du gaz formé dans le godet F2 ?
La formule chimique est NO2(g).
Q8.
R8.
Quel est le nom du produit en solution aqueuse dans le godet F2 ?
Le produit dans la solution aqueuse est le nitrate de cuivre.
Q9.
R9.
Donner une équation-bilan pour la réaction de l'acide nitrique 6 M avec le cuivre.
8HNO3(aq) + 3Cu(s) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO(g) + 4H2O(l)
Notez cependant que le monoxyde d'azote est incolore, tandis que le gaz formé dans F2 est brun. Ceci
arrive quand le monoxyde d'azote est oxydé par le dioxygène dans le godet: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g).
Donc, l'équation complète est : 8HNO3(aq) + 3Cu(s) + O2(g) → 3Cu(NO3)2(aq) + 2NO2(g) + 4H2O(l)
Partie 2:
L'Influence de la Température sur l'Equilibre Dioxyde d'Azote/Tétraoxyde de Diazote
Q1.
R1.
Noter la couleur du gaz dans le bulbe de la micropipette.
Le gaz dans le bulbe de la micropipette est de couleur brune foncée.
Q2.
R2.
Noter la couleur du gaz se trouvant dans le bulbe de la micropipette.
Le gaz dans la micropipette est de couleur brune claire.
Q3.
A l'aide de l'équation chimique donnée, expliquer la différence de couleur entre le mélange gazeux dans la
micropipette à une température élevéee et à une basse température.
Le mélange est brun foncé (et donc a une plus grande concentration en dioxyde d'azote) à haute
température. Quand la température a baissé, le mélange est devenu brun clair, indiquant une plus
petite concentration en dioxyde d'azote (et une plus grande concentration en tétraoxyde de diazote).
R3.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'influence de la température sur l'équilibre entre le NO2 et le N2O4.
La température affecte l'équilibre entre NO2(g) et N2O4(g). A haute températures la concentration de
dioxyde d'azote est plus grande et à basses températures, la concentration de tétraoxyde de diazote est
plus grande.
Q5.
R5.
Quelles molécules possèdent-elles la plus haute énergie - NO2 ou N2O4 ? Justifiez votre réponse.
Les molécules de NO2 sont des molécules à plus haute énergie. Elles se forment à partir de molécules
de N2O4 à hautes températures.
Q6.
R6.
Selon le Principe de le Chatelier, et suivant vos observations, dans quel sens la réaction est-elle exothermique?
La direction vers l'avant (2NO2(g) → N2O4(g)) est exothermique car c'est le sens favorisé par de basses
températures.
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PREPARATION ET MISE EN EVIDENCE DU DICHLORE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits requis sont répertoriés dans le manuel. L'eau de robinet est nécessaire. Cette procédure
nécessite que l'acide chlorhydrique 5 M (HCl(aq)) soit dilué à 2.75 M. Rappelez-vous qu'il faut toujours ajouter
l'acide à l'eau et jamais l'inverse. Si vous ajoutez de l'acide chlorhydrique 5.5 M au permanganate de
potassium les godets du comboplate® seront endommagés.
2. Matériel
La plupart du matériel requis peut être trouvé dans le Kit de Base ou le Kit Avancé de Microchimie du Centre
RADMASTE. Du papier blanc et un stylo à encre sont requis.
3. Astuces
Ajoutez lentement l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) 2.75 M au permanganate de potassium KMnO4(s), autrement
le vigoureux bouillonnement dans le godet F1 peut expulser la solution dans le tuyau en silicone et de là dans le
godet F2.
Le blanchiment par le dichlore peut être démontré en utilisant d'autres matériaux: essayez de tremper un tissu coloré ou
une pétale de fleur dans la solution du godet F2.
Aussitôt que le test de blanchiment est complété, rincez soigneusement le comboplate® à l'eau. Ajoutez une solution de
peroxyde d'hydrogène 10% au godet F1, autrement il sera taché de brun.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si un acide entre en contact avec la peau, la partie affectée doit être
immédiatement lavée à grande eau. Les brûlures sévères doivent être vues par un médecin.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e)
dans l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous
pouvez le traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans
le cas d'un acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances
aideront à neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé
chez un médecin spécialiste si possible.
Le dichlore est un gaz piquant, toxique. Il ne faut pas l'inhaler. Assurez -vous que l'expérience a lieu dans une
salle bien ventilé.
Le permanganate de potassium est un poison. Rincez soigneusement vos mains si un cristal entre en contact
avec la peau.
La solution de dichlore formée dans le godet F2 pendant l'expérience est corrosive. Rincez bien vos mains
après l'expérience et évitez que la solution dans le godet F2 entre en contact avec un tissu quelconque parce
que c'est un décolorant.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel
d'instruction. Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases
complètes. Si les apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être
sous forme de phrases complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les
apprenants dans les classes supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la
place des équations chimiques là où c'est requis.
Q1.
R1.
Enregistrer la couleur du papier indicateur avec de l'eau de robinet.
Si le papier tournesol bleu a été utilisé, il ne change pas de couleur quand il est trempé dans de l'eau
de robinet. Si un papier indicateur universel a été utilisé, la couleur du papier change au vert quand il
est trempé dans l'eau de robinet.
Q2.
R2.
Que se passe-t-il dans le godet F1 quand vous ajoutez de l'acide chlorhydrique au permanganate de potassium?
La solution dans le godet F1 a fortement bouillonné quand un gaz était produit.
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Q3.
R3.
Qu'observez-vous dans l'eau du godet F2 après l'ajout du HCl(aq) au KMnO4(s) ?
Des bulles sont visibles dans le godet F2 après que l'acide chlorhydrique ait été ajouté au permanganate
de potassium. Ceci est une autre preuve qu'un gaz a été produit dans le godet F1.
Q4.
R4.
Pouvez-vous sentir une odeur provenant de la prise d'air du couvercle du godet F2? (Si la réponse n'est pas sûre,
passez votre main au dessous de la prise d'air dans la direction de votre nez.) Identifier l'odeur.
Oui, il y a une forte odeur de eau de Javel provenant du godet F2.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur de ce deuxième morceau de papier indicateur?
Le papier indicateur est de couleur blanche. En d'autre mots, le papier indicateur a été blanchi.
Q6.
R6.
Qu'arrive-t-il à l'encre sur le papier blanc?
L'encre a été aussi blanchie.
Q7.
R7.
Expliquer les observations faites avec le papier indicateur et l'écriture à l'encre sur le papier blanc.
Le gaz formé dans le godet F1 s'est dissout dans l'eau du godet F2. Cette solution est un agent de
blanchiment.
Q8.
R8.
Nommer le gaz formé dans le godet F1 et écrire sa formule chimique.
Le gaz formé dans le godet F1 est le dichlore. Sa formule chimique est Cl2(g).
Q9.
R9.
Ecrire une équation chimique pour la réaction qui a lieu entre le gaz formé dans le godet F1 et l'eau du godet F2.
La réaction chimique qui a lieu dans le godet F2 est: H2O(l) + Cl2(g) → HOCl(aq) + HCl(aq)
Q10. Quel type de réaction a-t-il lieu dans le godet F1? (Astuce: Pensez à l'état d'oxydation des différentes espèces des
réactifs et des produits.)
R10. Une réaction d'oxydo-réduction (rédox) a eu lieu dans le godet F1.
Q11. Justifier votre réponse à la question 10.
R11. L'atome chlore dans HCl(aq) a un état d'oxydation de -1. Ceci a changé à 0 dans le dichlore (Cl2(g)).
L'atome de chlore a donc perdu des électrons.
2Cl-
→
Cl2 + 2e-
L'oxydant est KMnO4(s). (L'état d'oxydation du Mn = +7)
Q12. A partir de votre réponse aux questions 10 et 11, quelles sortes de substances sont-elles requises pour obtenir du
dichlore à partir de l'acide chlorhydrique?
R12. Les agents oxydateurs (oxydants) sont requis pour obtenir du dichlore à partir de l'acide chlorhydrique.
Q13. Parmi les substances suivantes, lesquelles pourriez-vous utiliser pour produire du dichlore (Cl2(g)) à partir de
l'acide chlorhydrique (HCl(aq))? Expliquer votre choix.
1. Chlorure de sodium (NaCl(s))
2. Dioxyde de manganèse (MnO2(s))
3.Chlorure de potassium (KCl(s))
R13. De ces trois substances seul le MnO2(s) est un oxydant et peut donc être utilisé.
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MICROCHIMIE
CHAPITRE V
VITESSES DE REACTION - FACTEURS AFFECTANT LA VITESSE D'UNE
REACTION HETEROGENE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est également
requise.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Partie 1: L'Effet de l'Etat de Division des Réactifs
Dans la Partie 1, l'étudiant utilisera son jugement personel pour décider sur la grosseur du morceau de carbonate de
calcium à utiliser. Les morceaux ne sont pas de grosseur uniforme. Si un petit morceau est utilisé, la quantité de
poudre de carbonate de calcium doit être réduite. Aussi, plus de poudre sera nécessaire pour une comparaison quand
le morceau utilisé est gros. Les gros morceaux peuvent aussi être brisés avec un objet dur. N'essayez pas de briser les
morceaux dans le comboplate® car ils sont très durs et pourraient le casser.
Quand on ajoute de l'eau et de l'acide chlorhydrique, ceux-ci ne doivent pas être versés directement sur le morceau car
celui-ci commencerait à se casser. La vitesse de réaction observée sera affectée car l'aire du morceau aura changé.
Si le morceau de carbonate de calcium n'a pas complètement réagi après la Partie 1, il peut être retiré du godet l, rincé
avec de l'eau et séché à l'air. Le morceau peut être réutilisé dans d'autres expériences.
Partie 2: L'Effet de la Concentration des Réactifs
Dans la Partie 2, la poudre de carbonate de calcium doit être répandue dans les grands godets pour éviter que de petits
morceaux ne se forment à partir de la poudre.
Les différentes concentrations d'acide chlorhydrique utilisées dans la Partie 2 doivent déjà être dans les micropipettes
avant que chacune d'elles ne soit ajoutée au CaCO3(s). Les micropipettes devraient être alignées dans l'ordre croissant
des concentrations, et puis chaque concentration d'acide sera ajouté rapidement pour qu'une bonne comparaison de la
vitesse puisse être faite d'une concentration d'acide à l'autre.
Partie 3: L'Effet de la Température
Dans la Partie 3, la tige de verre chaude doit être déplacée dans le godet pour assurer un chauffage uniforme de la
solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Le carbonate de calcium peut être nocif s'il est ingéré ou absorbé dans la peau. Laver soigneusement vos mains
avec de l'eau et du savon après avoir manipulé le produit.
L'alcool méthylique est un poison. Ne pas inhaler les vapeurs ou boire le liquide.
Ne jamais permettre aux apprenants de jouer avec les allumettes. Traiter les brûlures avec de l'eau courante
froide ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
Faire attention de ne pas se brûler quand on travaille avec le microbrûleur et la tige chaude. Ne pas permettre la
tige chaude ou la flamme du microbrûleur de toucher le comboplate®, car celà fondrait le plastique. S'assurer que
tous les brûleurs sont éteints quand ils ne sont pas en utilisation.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Partie 1:
L'Effet de l'Etat de Division des Réactifs
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F1et F2 ?
Godet F1: De petites bulles se forment autour du morceau de carbonate de calcium. Les bulles montent
de manière continue à la surface de l'eau pour une longue période.
Godet F2: Un courant vigoureux de bulles a lieu pour une courte période dans le godet F2 où le carbonate
de calcium est sous forme de poudre fine. Un bruit de pétillement est entendu.
Q2.
R2.
Dans quel godet diriez-vous que la réaction se déroule plus rapidement? Donner une raison à votre réponse.
La réaction est plus rapide dans le godet F2. Les bulles de dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)) sont
produits vigoureusement pour une courte période, tandis que production modérée de bulles dans le godet
F1 continue de manière soutenue. Dans le godet F1, le morceau de carbonate de calcium a une surface de
contact peu importante et il n'offre donc que très peu de molécules de carbonate de calcium pouvant réagir
avec les molécules d'acide chlorhydrique. Dans le godet F2, le carbonate de calcium sous forme de
poudre offre une surface de contact plus importante; il y a donc plus de moléules de carbonate de calcium
capable de réagir avec les molécules d'acide chlorhydrique, ce qui entraîne une production plus rapide de
dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)).
[NB: Dans cette réponse, on se réfère aux molécules de CaCO3. En effet, le CaCO3 solide est fait d'ions
Ca2+ et CO32-. Si vos étudiants sont familiers avec celà, alors il serait mieux de se référer aux ions
carbonate plutôt qu'aux molécules de carbonate de calcium. De la même manière, il est correcte de se
référer aux ions hydrogen, H+(aq) ou H3O+(aq), plutôt qu'aux molécules d'acide chlorhydrique.]
Q3.
R3.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de l'état de division du carbonate de calcium solide sur la vitesse de sa réaction
avec de l'acide chlorhydrique.
L'état de division du carbonate de calcium influence la vitesse de la réaction chimique hétérogène entre le
carbonate de calcium et l'acide chlorhydrique. Plus le carbonate de calcium est divisé, et plus grande est la
surface de contact (molécules exposées du réactif) disponible pour la réaction avec l'acide chlorhydrique et
plus rapide est la réaction.
Partie 2:
L'Effet de la Concentration des Réactifs
Q1.
R1.
Qu'observe-t-on dans les godets F3, F4 et F5 ?
Godet F3: Une très lente réaction a lieu dans le godet F3 quand le HCl 0.1 M est ajouté.
Godet F4: Du dioxyde de carbone est lentement produit en petites quantités dans le godet F4 quand le
HCl 1.0 M est ajouté. Les bulles montent à la surface de l'eau à un rythme soutenu.
Godet F5: Le dioxyde de carbone est produit vigoureusement dans le godet F5 quand le HCl 11 M est
ajouté. Les bulles montent très rapidement à la surface avec un bruit de pétillement.
Q2.
Placer les godets dans une séquence, du godet dans lequel la réaction est plus rapide, à celui dans lequel elle est la
plus lente.
La séquence des godets de la plus rapide à la plus lente réaction est F5, F4, F3.
R2.
Q3.
R3.
Quelle est la raison de la différence entre les vitesses de réaction?
Les godets F3, F4 et F5 contiennent la même quantité de poudre de carbonate de calcium, mais des
concentrations differentes d'acide chlorhydrique. Plus grande est la concentration de l'acide, et plus de
molécules de HCl sont disponibles pour la réaction avec le CaCO3. Le godet F5 contient la plus forte
concentration d'acide chlorhydrique (i.e. 11 M) et le plus grand nombre de molécules de HCl par unité de
volume. La réaction dans le godet F5 est dès lors plus rapide et une production plus rapide de dioxyde de
carbone gazeux est observée. Le godet F4 contient environ un dixième de la concentration initiale d'acide
chlorhydrique (i.e. 1.0 M) et moins de molécules de HCl par unité de volume sont disponibles pour la
réaction avec le CaCO3. La réaction dans le godet F4 est donc en deuxième position de rapidité et comme
résultat, le dioxyde de carbone gazeuxest formé plus rapidement dans le godet F4 que dans le godet F5. Le
godet F3 contient environ un dixième de la concentration initiale d'acide chlorhydrique (i.e. 0.1 M) et le plus
petit nombre de molécules de HCl disponibles pour la réaction par unité de volume. La réaction dans le
godet F3 est dès lors la plus lente et un plus petit volume de CO2(g) est produite par unité de temps.
[NB: dans cette réponse, nous nous référons aux molécules de HCl. De fait, il n' y en aura pas beaucoup en
solution aqueuse puisque le HCl est un acide fort. En solution aqueuse, on devrait avoir seulement des
ions hydrogène (H+(aq) ou H3O+(aq)) et des ions chlorure. Si vos étudiants sont familiers avec celà, il serait
mieux de se référer aux ions hydrogène plutôt qu'aux molécules de HCl. ]
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Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de la concentration de l'acide chlorhydrique sur sa vitesse de réaction avec le
carbonate de calcium solide.
Plus grande est la concentration d'acide chlorhydrique et plus rapide est la réaction avec le carbonate de
calcium solide. Nous disons que le taux de réaction augmente lorsque la concentration de l'un des réactifs
(l'acide chlorhydrique dans le cas présent) augmente.
Partie 3:
L'Effet de la Température
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets E1et E2?
Godet E1: Des bulles de dioxyde de carbone gazeux montent de manière continue à la surface dans le
godet E1 pour un certain temps.
Godet E2: Des bulles de dioxyde de carbone montent rapidement et vigoureusement avec des
pétillements et ce pendant un petit moment.
Q2.
R2.
Dans lequel de ces godets diriez-vous que la réaction est plus rapide? Donner une raison à votre réponse.
La réaction est plus rapide dans le godet E2, comme démontré par la vigeur et la courte période de
production de dioxyde de carbone gazeux (CO2(g)).
Q3.
R3.
Quelle est la raison de vos observations dans la question 1 ?
L'eau ajoutée au godet E2 était chauffée par la tige de verre, ce qui a causé une accélération de la réaction
et c'est ainsi que la formation du dioxyde de carbone était vigoureuse et rapide. L'eau ajoutée au godet E1
était à la température ambiante, résultant en une moindre vitesse de réaction avec un dégagement plus
modeste de bulles de dioxyde de carbone.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'effet de la température sur la vitesse de réaction.
Plus grande est la temperature à laquelle la réaction se passe et plus rapide cette réaction va être. Nous
disons que la vitesse de réaction augmente lorsque la température d'une réaction chimique hétérogène
augmente.
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VITESSES DE REACTION - L'INFLUENCE DES CATALYSEURS
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. Le mode opératoire exige que du
peroxyde d'hydrogène (H2O2(aq)) 10% soit utilisé. Cette solution devrait être fraîche, car les solutions de
peroxyde laissées en stockage sont susceptibles de se décomposer. Une solution fraîche est mieux préparée
à partir d'une solution de H2O2(aq) à 30%, et devrait être gardée dans des bouteilles opaques à des endroits
frais et sombres en vue de minimiser la décomposition.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Pendant l'introduction à cette expérience, il peut être utile aux étudiants de leur expliquer comment ils peuvent
identifier la réaction:
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)
i.e des bulles d'oxygène sont produits pendant que le peroxyde d'hydrogène se décompose. Le plus rapidement (ou
vigoureusement) les bulles apparraissent, et le plus rapidement le peroxyde d'hydrogène se décompose. Quelquefois,
le peroxyde d'hydrogène réagit avec d'autres substances et des bulles sont également observées. On devrait alors
attirer l'attention des étudiants sur le fait que ces substances ne sont pas des catalyseurs de la décomposition du H2O2,
car après la réaction, de nouvelles substances ont été formées. Quand du MnO2(s) est ajouté au H2O2, des bulles
apparraissent et le MnO2(s) n'est pas consommé dans la réaction. Celà est démontré par la masse noire laissée dans le
godet après la réaction. Si plus de H2O2 est ajouté au MnO2 dans le godet, plus de bulles apparaitront car le MnO2
catalysera la décomposition du peroxyde qu'on aura ajouté.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le peroxyde d'hydrogène est corrosif, et c'est un agent décolorant. Si un peu de sa solution est versée sur la peau
ou sur un tissu, l'endroit affecté doit être immédiatement rincé avec de grandes quantités d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant du peroxyde d'hydrogène vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si du peroxyde est jeté dans l'oeil, le rincer avec de
l'eau courante.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Partie 1: Trouver un Catalyseur pour la Décomposition du Peroxyde d'Hydrogène
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F1, F2 et F3?
Godet F1: Aucune réaction dans le godet F1.
Godet F2: Aucune réaction immédiate dans le godet F2. (Après un certain temps, des bulles se forment.)
Godet F3: Des bulles qui montent rapidement à la surface de la solution du godet F3 peuvent être
observées et un bruit de pétillement est entendu.
Q2.
R2.
Pouvez-vous toujours voir le NaCl(s) dans le godet F1? Donner une raison à votre observation.
Non. Le NaCl(s) s'est dissout dans le H2O2(aq).
Q3.
R3.
Pouvez-vous toujours voir le Cu(s) dans le godet F2?
Oui, il y a encore du Cu(s) dans le godet F2.
Q4.
R4.
Que se passe-t-il quand on ajoute plus de H2O2(aq) au F2?
Rien ne se passe quand plus de H2O2(aq) est ajouté au cuivre restant dans le godet F2.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q5.
R5.
Pouvez-vous toujours voir le MnO2(s) dans le godet F3?
Oui, il y a une masse noire de MnO2(s) au fond du godet F3.
Q6.
R6.
Que se passe-t-il quand on ajoute plus de H2O2(aq) au F3?
Aussitôt que le peroxyde d'hydrogène est ajouté au dioxyde de manganèse au fond du godet F3, plus de
bulles apparaissent avec un bruit de pétillement.
Q7.
Dans quel(s) godet(s) la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène est-elle catalysée? Donner une raison
à votre réponse.
La décomposition du peroxyde d'hydrogène est catalysée seulement dans le godet F3. Ceci était d'abord
confirmé par l'apparence de bulles, qui devraiet être du dioxygène gazeux (O2(g)) se formant aussitôt que le
MnO2(s) était ajouté. (Astuce: voir l'équation). Quand plus de peroxyde d'hydrogène est ajouté au MnO2(s)
au fond du godet, il y a encore plus de décomposition, ce qui prouve que le MnO2(s) n'était pas épuisé lors
de la décomposition initiale et était disponible pour décomposer encore plus de H2O2(aq). Le NaCl(s) s'est
dissout lentement dans la solution aqueuse de peroxyde d'hydrogène. Le Cu(s) n'a pas tellement catalysé
la décomposition du H2O2(aq), et quand le cuivre résiduel était testé avec une plus grande quantité de
peroxyde d'hydrogène, aucune décomposition n'a été observée.
R7.
Q8.
R8.
Ecrire une phrase décrivant la substance testée qui catalyse la décomposition du peroxyde d'hydrogène.
La poudre de dioxyde de manganèse (MnO2(s)) est un catalyseur pour la décomposition du peroxyde
d'hydrogène (H2O2(aq)). Le NaCl(s) et le Cu(s) ne le sont pas.
Partie 2:
L'influence de la Quantité de Catalyseur sur la Vitesse de Décomposition du Peroxyde
d'Hydrogène
Q1.
R1.
Que peut-on observer dans les godets F5 et F6?
Godet F5: Un pétillement est entendu et des bulles sont rapidement dégagées de la solution.
Godet F6: Un pétillement violent est entendu et des bulles sont dégagées plus vigoureusement que dans
le godet F5.
Q2.
R2.
Dans quel godet le dégagement de bulles s'arrête-il d'abord ?
Le dégagement de bulles s'arrêtent d'abord dans le godet F6.
Q3.
Dans quel godet la décomposition du peroxyde d'hydrogène est-elle la plus rapide? Donner une raison à votre
réponse.
Le peroxyde d'hydrogène se décompose plus vite dans le godet F6. Le dioxygène gazeux (O2(g)) est
dégagé plus vigoureusement dans ce cas-ci, et le dégagement de bulles cesse rapidement car la
décomposition se passe plus rapidement que dans le godet F5.
R3.
Q4.
R4.
Ecrire une phrase décrivant l'influence de la quantité de catalyseur sur la vitesse de décomposition du peroxyde
d'hydrogène.
Plus grande est la quantité du catalyseur (MnO2(s)), plus rapide sera la décomposition du peroxyde
d'hydrogène.
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VITESSES DE REACTION - L'INFLUENCE DE LA CONCENTRATION
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura aussi besoin d'eau de
robinet.
2. Matériel
La plupart des équipements nécessaires peuvent être trouvés dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de
Microchimie. Un chronomètre ou une montre, du papier blanc et du papier graphique sont nécessaires.
3. Astuces
Partie 1: L'Influence de la Concentration du Thiosulfate de Sodium
Autant la concentration du thiosulfate de sodium décroit, autant le temps nécessaire pour que la solution devienne
laiteuse va augmenter. Ainsi le dernier dosage (i.e. 1 goutte de thiosulfate de sodium:7 gouttes d'eau, suivi par l'ajout de
5 gouttes de HCl(aq) 11M ) prend plus de 4 minutes. Il n'est pas essentiel d'avoir ce point précisément pour tracer le
graphe, si votre classe ne dispose pas de suffisamment de temps.
Une légère odeur de dioxyde de soufre (SO2(g)) est produite pendant l'expérience. Celle-ci provient du dioxyde de
soufre généré pendant la réaction chimique. Celà pourrait être mentioné aux étudiants qui feront l'expérience.
Alternativement, on pourrait leur demander de prendre note si jamais ils sentaient quelque chose durant l'expérience,
puis leur demander s'ils pourraient identifier la cause de l'odeur.
Partie 2: L'Influence de la Concentration de l'Acide Chlorhydrique
Celà est étudié dans la Partie 2, où les vitesses de réaction de l'acide chlorhydrique 5.5 M et l'acide chlorhydrique 11 M
avec la même concentration de thiosulfate de sodium sont comparées.
L'eau utilisée dans l'expérience pourrait être chauffée auparavant et l'expérience répétée, en vue de voir dans quelle
mesure la température influence la vitesse d'une réaction chimique homogène.
Le comboplate® devrait être nettoyé aussitôt que possible après l'expérience, en vue d'éviter que du soufre adhère aux
parois des petits godets. Si celà a quand même lieu, le comboplate® peut être nettoyé avec de l'eau bouillante. Les
résidus résistants pourraient être enlevés à l'aide d'un peu de laine de coton enroulée autour d'un cure-dents ou une
bûchette.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique 11 M est extrêmement corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
lavé immédiatement avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Partie 1:
Q1.
R1.
Préparer un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous.
Tableau 1.
Godet
Gouttes de
solution de
thiosulfate de
sodium
Temps initial
(min:sec)
Temps final
(min:sec)
Durée de la
réaction
(sec)
A1
1
0: 00
>4: 00
>240
A2
2
0: 00
2: 18
138
7.25
A3
3
0: 00
1: 10
70
14.3
A4
4
0: 00
0: 59
59
16.9
A5
5
0: 00
0: 40
40
25.0
A6
6
0: 00
0: 36
36
27.8
A7
7
0: 00
0: 28
28
35.7
A8
8
0: 00
0: 20
20
50.0
1/Durée de la
réaction
(x 10-3 sec-1)
R2.
Noter le temps initial et le temps final (quand le "X" n'est plus visible dans le godet A8) et noter vos résultats sur
votre tableau des résultats.
Voir Tableau 1.
Q3.
R3.
Compléter votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q4.
R4.
Que s'est-il passé quand l'acide chlorhydrique 11 M a été ajouté à la solution de thiosulfate de sodium?
Quelque temps après avoir ajouté l'acide chlorhydrique 11 M, la solution est devenue laiteuse.
Q5.
R5.
Quel godet a-t-il la plus grande concentration de thiosulfate de sodium?
Le godet A8 a la plus grande concentration de thiosulfate de sodium.
Q6.
R6.
Dans quel godet la réaction a-t-elle commencé pendant le temps le plus court?
Dans le godet A8, le "X" a disparu pendant le temps le plus court.
Q7.
R7.
Dans quel godet la réaction a-t-elle été la plus rapide? Expliquer votre réponse.
La vitesse de réaction a été la plus rapide dans le godet A8, puisque c'est dans ce godet que le temps mis à
produire une quantité spécifique de soufre est le plus court.
Q8.
Dessiner un graphique: Gouttes de solution de thiosulfate de sodium (axe des y) vs Temps de Réaction (axe des x).
GRAPHE 1: GOUTTES DE THIOSULFATE DE SODIUM (Na2S2O3) vs TEMPS DE REACTION
GOUTTES DE Na2S2O3(aq)
Q2.
L'influence de la Concentration de Thiosulfate de Sodium
TEMPS DE REACTION/secondes
La vitesse d’une réaction chimique est dépendante de la température. Ces durées ont été déterminées à 220C.
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Q9.
Dessiner un graphe: Gouttes de solution de thiosulfate de sodium (axe des y) vs 1/Temps de Réaction (axe des x).
GOUTTES DE Na2S2O3(aq)
GRAPHE 2: GOUTTES DE THIOSULFATE DE SODIUM (Na2S2O3) vs 1/TEMPS DE REACTION
1/TEMPS DE REACTION (x 10-3 sec-1)
La vitesse d’une réaction chimique est dépendante de la température. Ces durées ont été déterminées à 220C.
Q10. Quelle est la relation entre le nombre de gouttes de solution de thiosulfate de sodium et le temps de réaction?
R10. Quand le nombre de gouttes augmente, le temps de réaction diminue (voir graphe 1). Au fait, le temps de
réaction est inversement proportionnel au nombre de gouttes (voir graphe 2).
Q11. Ecrire une phrase décrivant l'influence de la concentration du thiosulfate de sodium sur la vitesse de réaction avec
l'acide chlorhydrique.
R11. Le vitesse de réaction est donné par 1/temps de réaction; la concentration du thiosulfate de sodium est
proportionnelle au nombre de gouttes utilisées. Dès lors, le vitesse de réaction du thiosulfate de sodium
avec l'acide chlorhydrique est directement proportionnel à la concentration de thiosulfate de sodium dans
le mélange. Quand la concentration de thiosulfate de sodium augmente, la vitesse de réaction augmente et
vice versa.
Partie 2:
L'Influence de la Concentration d'Acide Chlorhydrique
Q1.
R1.
Noter le temps quand le "X" n'est plus visible sous le godet A1.
Le "X" n'est plus visible à 1 min 15 sec (i.e. 75 secondes).
Q2.
R2.
Noter le temps quand le "X" n'est plus visible sous le godet A2.
Le "X" n'est plus visible sous le godet A2 à 55 secondes.
Q3.
Ecrire une phrase décrivant l'influence de la concentration de l'acide chlorhydrique sur la vitesse de réaction avec le
thiosulfate de sodium.
Quand la concentration d'acide chlorhydrique augmente, la vitesse de réaction avec le thiosulfate de
sodium augmente.
R3.
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CHANGEMENT D'ENTHALPIE POUR LES REACTIONS ENTRE ACIDES ET UNE BASE FORTE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est nécessaire
pour rincer la seringue et le thermomètre.
2. Matériel
La plupart des équipement requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
Un thermomètre est nécessaire en vue de mesurer les changements de température.
3. Astuces
En vue d'avoir des mesures de changement de température de manière plus facile et plus précise, il est
préférable d'avoir des thermomètres avec des graduations de 0.1oC d'intervalles. Si celà n'est pas possible,
l'apprenant appréciera lui-même le niveau de mercure dans le thermomètre.
Au moment de mesurer les températures des solutions, attendez quelques secondes avant de noter les valeurs.
Rassurez-vous que le bulbe du thermomètre est bien couvert de solution. Vous pourriez avoir besoin d'incliner un peu le
comboplate® pour y parvenir, si le thermomètre a un long bulbe.
Les solutions dans les godets du comboplate® doivent être agitées soigneusement avec le thermomètre avant que la
température maximale soit enregistrée. Rincer toujours et sécher le thermomètre avant de mesurer la température de la
solution suivante.
Rassurez-vous que la seringue est soigneusement séchée à l'intérieur avant de l'utiliser dans la prise de la solution
suivante, autrement l'eau de la seringue va diluer et/ou contaminer l'acide/base et causer des erreurs dans les résultats.
Les solutions utilisées pour préparer les réponses modèles ont été standardisées avant l'expérience, en vue d'obtenir
les rapports molaires acide:base attendues. Celà permet d'obtenir des calculs plus corrects de changements
d'enthalpie. Souvent, les solutions d'acide et de base livrées par le fournisseur ne sont pas standardisées, ainsi les
solutions dont vous disposez pourraient ne pas être exactement 1.0 M de concentration.
Ce n'est pas absolutement nécessaire de standardiser les solutions pour cette expérience, mais si vous souhaitez
obtenir des résultats qui sont proches, vous aurez à déterminer les concentrations de l'acide et de la base par titrage
avant de permettre à l'apprenant d'effectuer l'expérience. Un lot d'analyse de 10,0 ml d'hydroxyde de sodium devrait
être titré avec un acide bien choisi. Les rapports du volume acide:base est 1.0 i.e vous auriez besoin de 10,0 ml d'acide
chlorhydrique pour neutraliser l'hydroxyde de sodium. Si vous trouvez que le rapport du volume est supérieur à 1.0,
vous aurez à ajuster la concentration de la base en procédant à une dilution. Si le rapport de volume est inférieur à 1.0,
l'acide devra être dilué. Un autre titrage devrait alors avoir lieu pour confirmer que l'acide et la base réagissent selon un
rapport de volume 1:1.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être lavé immédiatement
avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
Les fumées d'acide acétique sont irritants pour les yeux et pour les muqueuses de l'appareil respiratoire supérieur.
Garder les bouteilles fermées quand elles ne sont pas utilisées.
L'hydroxyde de sodium est corrosif. Si une base quelconque est versée sur la peau, traiter comme pour les
brûlures à l'acide tel que décrit ci-haut.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
Le mercure est un métal qui est onéreux, et un poison. Soyez prudent pour ne pas faire tomber les thermomètres!
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Le changement d'enthalpie (∆H) d'une réaction entre l'acide chlorhydrique (HCl(aq))
(un acide fort) et l'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) (une base forte)
PARTIE 1:
Q1.
R1.
Quelle est la température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium ?
La température initiale du NaOH(aq) est 22.0 oC.
Q2.
R2.
Quelle est la température initiale de l'acide chlorhydrique?
La température initiale du HCl(aq) est 22.7 oC.
Q3.
R3.
Calculer la moyenne des deux températures initiales. Celà représente la température initiale Ti.
La moyenne de la température initiale, Ti = 22.35 oC.
Q4.
R4
Quelle est la température maximale du mélange ? Celà représente la température finale, Tf .
La température finale, Tf, du mélange est 26.7 C.
Q5.
R5.
Calculer le changement de température ∆T.
∆T = Tf - Ti = 26.7 oC - 22.35 oC = 4.35 oC.
Q6.
R6.
La température finale du mélange réactionnel était-t-elle plus élevée ou moins élevée que la moyenne de la
température initiale des réactifs ?
Tf était plus élevée que la moyenne de la température initiale (Ti).
Q7.
R7.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par le milieu pendant cette réaction ?
De l'énergie a été absorbée par le milieu environnant pendant le déroulement de la réaction.
Q8.
R8.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par les réactifs pendant cette réaction?
De l'énergie a été libérée par les réactifs pendant le déroulement de la réaction.
Q9.
R9.
Ce genre de réaction est-t-elle exothermique ou endothermique?
C'est une réaction exothermique.
Q10. Le pouvoir calorifique, C, du comboplate® et du contenu est approximativement 13,03 J oC -1 . Calculer q, l'énergie
absorbée ou dégagée par le milieu.
R10. q = C x ∆T
C = 13.03 J °C-1
∆T = + 4.35 °C
alors, q
= 13.03 J °C-1 x 4.35 ° C
= 56.7 J
Comme le résultat est une valeur positive, cette énergie est absorbée par le milieu environnant.
Q11. Ecrire une équation-bilan pour la réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de sodium.
R11. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Q12. Calculer le changement d'enthalpie de la réaction en J, et le changement d'enthalpie de la réaction par mole en kJ
mol-1.
A12. q = - ∆H or ∆H = - q
alors, ∆H = – 56.7 J. Ceci est le changement d’enthalpie pour la réaction qui a eu lieu.
L’équation bilan montre que le rapport molaire de HCl:NaOH est 1:1.
Nous avons utilisé 1.0 ml de HCl 1.0 M et de NaOH 1.0 M.
∴le nombre de moles utilisées pour chaque produit = 1.0 mol l-1 x 1.0 x 10-3 l = 1.0 x 10-3mol.
∴∆
∴∆H =
- 56.7 J
1 x 10-3 mol
= - 56 700J mol-1 = - 56.7 kJ mol-1
(Ceci est le changement d’enthalpie par mole ayant réagi.)
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PARTIE 2: Le changement d'enthalpie (∆H) d'une réaction entre l'acide acétique (CH3COOH(aq)) ( un
acide faible) et l'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) (une base forte)
Q1.
R1.
Quelle est la température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium?
La température initiale de la solution d'hydroxyde de sodium est 20.0 oC.
Q2.
R2.
Quelle est la température initiale de l'acide acétique ?
La température initiale de l'acide acétique est 20.1 oC.
Q3.
R3.
Calculer la moyenne des deux températures initiales. Celà représente la température moyenne initiale, Ti .
Ti = 20.05 oC.
Q4.
R4.
Quelle est la température maximale du mélange ? Celà représente la température finale, Tf .
Tf = 24.0 oC.
Q5.
R5.
Calculer le changement de température, ∆T.
∆T = + 3.95 oC.
Q6.
R6.
La température finale du mélange réactionnel était-t-elle plus élevée ou moins élevée que la temperature moyenne
initiale des réactifs?
Tf était plus élevée que Ti.
Q7.
R7.
Est-ce que de l'énergie était absorbée ou dégagée par le milieu pendant la réaction?
De l'énergie était absorbée par le milieu environnant pendant le deroulement de la réaction.
Q8.
R8.
Est-ce-que de l'énergie était absorbée ou dégagée par les réactifs pendant la réaction ?
De l'énergie était libérée par les réactifs pendant le déroulement de la réaction.
Q9.
R9.
Est-ce que la réaction de l'acide acétique avec l'hydroxyde de sodium est endothermique ou exothermique?
La réaction de l'acide acétic avec l'hydroxyde de sodium est exothermique.
Q10. Ecrire une équation-bilan pour la réaction entre l'acide acétique et l'hydroxyde de sodium.
R10. CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)
Q11. Le pouvoir calorifique, C, du comboplate® et du contenu est approximativement 13,03 J °C -1. Calculer le
changement d'enthalpie de la réaction en J, et le changement d'enthalpie de la réaction par mole en kJ mol-1.
R11. q = - ∆
∆H = C x ∆T
C = 13.03 J °C-1
∆T = +3.95 °C
alors, ∆H = – 13.03 J °C-1 x 3.95 °C
= – 51.5 J.
Ceci est le changement d'enthalpie pour la réaction qui a eu lieu.
Nous avons utilisé 1.0 ml de CH3COOH 1.0 M et de NaOH 1.0 M.
∴ le nombre de moles utilisées pour chaque produit = 1.0 mol l -1 x 1.0 x 10-3 l = 1.0 x 10-3 mol.
∴∆ H =
- 51.5 J
1 x 10-3 mol
= - 51 500 J mol-1 = - 51.5 kJ mol-1
(Ceci est le changement d’enthalpie par mole ayant réagi.)
Q12. Est-ce-que le changement d'enthalpie est le même que celui trouvé dans la Partie 1 ?
R12. Non. Le changement d'enthalpie pour la Partie 1 était plus grande que pour la Partie 2.
Q13. Quelle est l'explication de votre résultat ?
R13. Les acides forts et les bases fortes sont complètement dissociés en solution aqueuse. Ainsi, la réaction
entre les solutions de tels acides et bases est toujours essentiellement,
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(l)
Cependant, pour une solution d'un acide faible, il y a seulement une dissociation partielle. Quand une
réaction avec une base forte a lieu, seule une partie de la réaction est du type representé ci-dessus. Le
reste consiste en des molécules d'acide (non dissociées) reagissant avec les ions hydroxyl, e.g.
CH3COOH(aq) + OH-(aq)
CH3COO-(aq) + H2O(l)
Cette réaction a un ∆H différent. Ainsi le changement d'enthalpie pour la Partie 1 était différent de celui de
la Partie 2.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
L'INFLUENCE DU pH SUR L'EQUILIBRE CHROMATE/DICHROMATE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Lorsque vous préparez la solution de dichromate de potassium dans l'étape 1 et 2 du mode opératoire,
rassurez-vous que seule une petite partie du solide est ajoutée à chaque godet. Si une grande quantité est
ajoutée, elle ne sera pas complètement dissoute dans les 5 gouttes d'eau.
Dans l'étape 3, la solution d'hydroxyde de sodium doit être ajoutée goutte à goutte et la solution du godet A2 doit être
agitée après l'ajout de chaque goutte. Quelquefois, il peut se faire que seule la surface de la solution change de couleur,
mais quand la solution est agitée et l'hydroxyde de sodium est soigneusement mélangé à la solution de dichromate de
potassium, toute la solution devient jaune. Cette instruction s'applique aussi lorsque l'on ajoute l'acide chlorhydrique
dans l'étape 5.
Pour chaque goutte d'hydroxyde de sodium ou d'acide chlorhydrique ajouté au godet A2, un nombre égal de gouttes
d'eau doit être ajouté au godet A1 (voir étapes 4 et 6). Celà est fait pour démontrer que le changement de couleur
observé n'est pas dû à la dilution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un
acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à
neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un
médecin spécialiste si possible.
L'acide chlorhydrique est très corrosif. Si un acide quelconque est mis en contact avec la peau, rincer
immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent recevoir un
traitement médical.
Les solutions d'hydroxyde de sodium sont également très corrosives. Si une base quelconque est mise en
contact avec la peau, traiter l'endroit affecté comme dans le cas de brûlures par l'acide.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Quelle est la couleur du dichromate de potassium solide?
Le dichromate de potassium solide est de couleur orange.
Q2.
R2.
Quelle est la couleur des solutions dans les godets A1 et A2 ?
Les solutions des godets A1 et A2 sont toutes les deux de couleur orange.
Q3.
Quel ion en solution est responsable de cette couleur?
(Se référer à l'équation donnée et à l'observation précédente.)
L' ion dichromate (Cr2O72-(aq)) est responsable de la couleur orange.
R3.
Q4.
R4.
Quel est le nombre de gouttes d'hydroxyde de sodium requis pour provoquer le changement de couleur dans la
solution?
Une ou deux gouttes de NaOH(aq) fait que la solution change de couleur.
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Q5.
R5.
Décrire le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution dans A2 change de l'orange au jaune.
Q6.
R6.
Quel ion dans la solution est responsable de cette nouvelle couleur? (Se référer à l'équation donnée.)
L'ion chromate (CrO42-(aq)) est responsable de la nouvelle couleur orange.
Q7.
R7.
Combien de gouttes d'acide nitrique (6 M) étaient-elles nécessaires pour faire virer la couleur de la solution?
Une goutte de HNO3(aq) a fait que la solution change de couleur encore une fois.
Q8.
R8.
Décrire le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution dans A2 change du jaune à l'orange.
Q9.
R9.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (Se référer à l'équation donnée.)
L'ion dichromate (Cr2O72-(aq)) est responsable de la nouvelle couleur.
Q10. Proposer une raison pour laquelle l'ajout de l'hydroxyde de sodium à la solution de dichromate de potassium a
provoqué un changement de couleur.
R10. Dû à l'équilibre qui a lieu quand du dichromate de potassium est dissout dans l'eau, il y a des ions
hydrogène (H+(aq)) dans la solution. Ces ions H+(aq) réagissent avec les ions hydroxyle ajoutés (OH-(aq))
pour former de l'eau. Celà fait que la concentration de l'ion hydrogène diminue dans l'équilibre illustré cidessous:
Cr2O72-(aq) + H2O(l)
2CrO42-(aq) + H+(aq)
(orange)
(jaune)
Selon le principe de Le Chatelier, les ions dichromate oranges réagisses avec l'eau pour former les ions
chromate jaunes (CrO42-(aq)) et plus d'ions hydrogène.
Q11. Proposer une raison pour laquelle l'ajout de l'acide nitrique à la solution contenant les ions chromate a provoqué un
changement de couleur.
R11. L'ajout d'acide nitrique a fait que la concentration de l'ion H+(aq) augmente. Les ions CrO42-(aq) formés dans
la réaction précédante (voir la réponse à la question 10) réagissent avec les ions H+(aq) comme suit:
2CrO42-(aq) + 2H+(aq) →
(jaune)
Cr2O72-(aq) + H2O(l)
(orange)
Les ions dichromate (Cr2O72-(aq)) formé dans cette réaction sont ainsi responsables de la nouvelle couleur
de la solution.
Q12. Ecrire les couleurs correspondantes aux espèces chimiques dans l'équation:
2CrO42-(aq) + H+(aq)
Cr2O72-(aq) + H2O(l)
R12. orange
incolore
jaune
incolore
Q13. La liste suivante de réactifs vous est donnée:
Acide nitrique (HNO3(aq)),
Chlorure de sodium (NaCl(s)),
Hydroxyde de potassium (KOH(s)).
Lequel choisiriez-vous pour ajouter à une solution de dichromate de potassium de couleur orange en vue de la virer
au jaune?
R13. L' hydroxyde de potassium ferait que la solution de dichromate de potassium de couleur orange vire au
jaune.
Q14. Donner la raison pour votre réponse à la question 13.
R14. A partir de l'équation fournie dans la question 12, on peut voir que l'ajout d'acide nitrique au mélange
d'équilibre dichromate/chromate va produire plus d'ions dichromate oranges. Le chlorure de sodium ne
devrait pas avoir d'effet sur l'équilibre car ni le sodium ni les ions chlorure ne sont impliqués dans la
réaction. Cependant, si de l'hydroxyde de potassium était ajouté, les ions hydroxyle se combineraient avec
les ions hydrogène pour former de l'eau. L'équilibre serait perturbé par le décroissement de la
concentration des ions H+(aq), et les ions dichromate réagiraient avec l'eau pour former plus d'ions
hydrogène et chromate. Ainsi la solution virerait au jaune.
Q15. Ecrire une phrase décrivant l'influence du pH sur l'équilibre chromate/dichromate.
2CrO42-(aq) + H+(aq)
R15. Cr2O72-(aq) + H2O(l)
La présence d'ions hydrogène dans l'équation de la réaction implique que le pH va affecter l'équilibre. Si le
pH est augmenté, e.g en ajoutant une base telle que le NaOH(aq), les ions OH-(aq) réagissent avec les ions
H+(aq) figurant dans l'équation réactionnelle ci-dessus. La diminution de la concentration des ions H+(aq)
perturbe l'équilibre et les ions dichromate orange réagissent avec l'eau pour former encore plus d'ions
chromate et des ions hydrogène. La solution devient jaune. De la même manière, si le pH diminue dû à
l'ajout d'un acide tel que le HNO3(aq), alors la concentration des ions H+(aq) devient élevée. L'équilibre est
encore une fois perturbé, et les ions chromate réagissent avec les ions hydrogène pour former des ions
dichromate. La solution devient orange.
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EQUILIBRE CHIMIQUE- PRINCIPE DE LE CHATELIER
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On a besoin d'eau de robinet dans
la Partie 1. De la glace ou de l'eau froide sont nécessaires dans la Partie 2.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
PARTIE 1:
L'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre chimique:
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
Celà peut être un peu déroutant pour les apprenants quand on leur dit que la couleur bleue de la solution de nitrate de
cuivre est dûe aux ions Cu(H2O)42+(aq), et que la couleur verte résultant de l'ajout de HCl est dûe aux ions CuCl42-(aq).
Ils devraient être informés que lorsqu'un sel comme le nitrate de cuivre est dissout dans l'eau, ses ions sont entourés
de molécules d'eau qui sont polaires. Ainsi, chaque ion Cu2+ dans la solution devient lié à quatre molécules d'eau et il
est dit hydraté. Quand l'acide chlorhydrique est ajouté à la solution de nitrate de cuivre, les ions H+ et Cl- sont
introduits. Les quatre molécules d'eau liés aux ions de Cu2+ peuvent être remplacées par quatre ions chlorure pour
former l'ion complexe vert CuCl42-.
Dans la Partie 1, 8 gouttes d'eau doivent être ajoutées au godet A2 après que la solution soit devenue verte suite à
l'ajout de HCl 11M. La couleur devrait de nouveau virer au bleu, mais souvent une goutte supplémentaire d'eau est
nécessaire pour que la couleur puisse changer complètement.
Souvenez-vous que le godet A1 dans la Partie 1 est un standard pour une comparaison de l'effet de dilution. Chaquefois
qu'une goutte de HCl est ajoutée au godet A2, une goutte d'eau doit être ajoutée au godet A1. Egalement, chaque fois
qu'une goutte d'eau est ajoutée au godet A2, on l'ajoute aussi au godet A1.
PARTIE 2:
L'effet de la température sur l'équilibre chimique:
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
Dans la Partie 2, la tige de verre ne devrait pas être très chaude, autrement la solution du A2 commencera à bouillir. Si
le changement de couleur n'est pas convaincante, la tige peut être essuyée, passée encore à la flamme et réintroduit
dans le godet A2. Si la tige est déplacée dans le godet, la chaleur sera distribuée de façon plus uniforme. De la même
manière, quand la tige froide est placée dans le godet, le changement de couleur peut prendre du temps. La tige devrait
alors être encore refroidie et remise dans le godet pour donner un changement de couleur plus complet. Noter que
l'expérience marche mieux avec la glace qu'avec de l'eau froide puisque cette première refroidit la tige davantage.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique 11 M est corrosif. Si un acide quelconque est mis en contact avec la peau, rincer
immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent être traitées
dans un centre médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit
moment d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans
l'oeil, rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le
traiter avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un
acide, ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à
neutraliser l'acide ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un
médecin spécialiste si possible.
L'alcool méthylique est toxique. Ne pas aspirer les vapeurs ou boire le liquide.
Ne permettez jamais aux apprenants de jouer avec les allumettes. Traiter les brûlures avec de l'eau courante
froide ou avec de la glace, et demander de l'assistance médicale en cas de nécessité.
Faites attention pour ne pas vous brûler quand vous travaillez avec le microbrûleur et la tige de verre chaude.
Ne permettez pas à la tige chaude ou à la flamme de toucher le comboplate®, car celà pourrait fondre le
plastique. Rassurez-vous que tous les microbrûleurs sont éteints quand ils ne sont pas en utilisation.
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5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
PARTIE 1:
L'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre chimique:
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
Q1.
R1.
Quelle est la couleur de la solution dans chaque godet?
La solution est bleue dans chaque godet.
Q2.
R2.
Quel ion dans la solution est responsable de cette couleur? (☺ Référez-vous à l'équation donnée.)
Le Cu(H2O)42+(aq) est responsable de la couleur bleue.
Q3.
R3.
Décrivez le changement de couleur.
La couleur change du bleu au jaune/vert pâle quand l'acide chlorhydrique est ajouté.
Q4.
R4.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (☺ Référer-vous à l'équation donnée.)
Le CuCl42-(aq) est responsable de la couleur jaune/vert pâle.
Q5.
R5.
Noter le changement de couleur dans le godet A2.
La couleur de la solution change de nouveau du jaune/vert pâle au bleu quand de l'eau est ajoutée à A2.
Q6.
Suggérer une raison pour laquelle l'ajout de HCl à la solution contenant du Cu(NO3)2, la fait virer du jaune au vert
pâle.
L'ajout de HCl à la solution a augmenté la concentration en ions chlorure (Cl-). Ainsi la concentration en
ions CuCl42-(aq) augmente, et celle des ions Cu(H2O)42+(aq) diminue. (Les ions CuCl42-(aq) sont
responsables de la couleur jaune/ vert pâle de la solution. Les ions Cu(H2O)42+(aq) sont responsables de la
couleur bleue de la solution.)
R6.
Q7.
R7.
Q8.
R8.
Q9.
R9.
Ecrire les couleurs des espèces sous l'équation-bilan suivante:
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
L'eau
(H
O)
est
incolore.
☺
2
+
4Cl-(aq)
CuCl42-(aq)
+
Cu(H2O)42+(aq)
Bleu
Incolore
Jaune/Vert pâle
4H2O(l)
Incolore
Voici une liste de réactifs:
chlorure de sodium (NaCl)
hydroxyde de sodium (NaOH)
acide nitrique (HNO3)
Que faudra-t-il ajouter à la solution bleue de nitrate de cuivre pour qu'elle vire au jaune/vert pâle?
Du chlorure de sodium (NaCl) va faire virer la solution bleue de nitrate de cuivre au jaune/vert pâle.
Justifiez votre réponse à la question 8.
En ajoutant du chlorure de sodium (NaCl) à la solution, on augmente la concentration des ions chlorure
(Cl-) . Par conséquent, la concentration de CuCl42-(aq) est augmenté et la solution vire au jaune/vert pâle.
Q10. Ecrivez une phrase qui décrit l'effet de la concentration des réactifs sur l'équilibre que vous avez étudié.
R10. En ajoutant des ions chlorure (Cl-) ou de l'eau (H2O) à la solution, la concentration du CuCl42-(aq) ou du
Cu(H2O)42+(aq) sont augmentées respectivement. La couleur de la solution reflète celle des espèces qui
sont présentes en plus grande concentration. Ce comportement est caractéristique d'un équilibre
chimique.
PARTIE 2:
L'effet de la température sur l'équilibre chimique:
Cu(H2O)42+(aq) + 4Cl-(aq)
Q1.
CuCl42-(aq) + 4H2O(l)
R1.
Décrivez le changement de couleur dans le godet A2. (Si le changement de couleur observé n'est pas convaincant,
nettoyer la tige et recommencer l'étape 1.)
La couleur dans le godet A2 vire du bleu au vert pâle.
Q2.
R2.
Quel ion dans la solution est responsable de la nouvelle couleur? (☺ Référez-vous à l'équation chimique).
CuCl42-(aq) est responsable de la couleur vert pâle.
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Q3.
R3.
Décrivez le changement de couleur dans le godet A2. (Si le changement de couleur n'est pas convaincant, répéter
l'étape 2.)
La couleur passe du vert pâle au bleu.
Q4.
R4.
Quel ion dans la solution est responsable pour la nouvelle couleur? (☺ Référez-vous à l'équation chimique.)
Cu(H2O)42+(aq) est responsable de la couleur bleue.
Q5.
R5.
Observez-vous le même changement de couleur comme dans le godet A2?
On observe aucun changement de couleur dans le godet A1.
Q6.
Après avoir observé les changements de couleur dans le godet A2, quelle espèce, Cu(H2O)42+(aq) ou CuCl42-(aq),
est privilégiée dans les conditions suivantes:
6.1 Solution chaude?
6.2 Solution froide?
6.1 CuCl42-(aq) est favorisée en solution chaude.
6.2 Cu(H2O)42+(aq) est favorisée en solution froide.
R6.
Q7.
R7.
A l'aide de l'équation-bilan, expliquer les changements de couleur survenus lorsque la température de la solution
dans le godet A2 est:
7.1 augmentée
7.2 réduite
7.1 La concentration des ions CuCl42-(aq) jaune/vert pâle augmente et la concentration des ions
Cu(H2O)42+(aq) bleus diminue, quand la température de la solution augmente.
7.2 La concentration des ions Cu(H2O)42+(aq) bleus augmente et la concentration des ions CuCl42-(aq)
jaune/vert pâle diminue.
Q8.
R8.
Ecrivez une phrase qui décrit l'effet de la température sur l'équilibre chimique que vous avez étudié.
Des températures élevées favorisent une plus grande concentration des ions CuCl42-(aq) à l'équilibre.
Des températures basses favorisent une plus grande concentration des ions Cu(H2O)42+(aq) et des ions
chlorure (Cl-(aq)) à l'équilibre.
Q9.
Un étudiant affirme que la température affecte la couleur de toutes les solutions colorées.
9.1 Pensez-vous que le point de vue de l'étudiant est juste?
9.2 Sinon, comment prouver que la température ne change la couleur de la solution que lorsqu'elle change la
concentration d'une ou de plusieurs espèces colorées dans la solution? Proposez un montage expérimental.
9.1 Non! Le point de vue de l'étudiant n'est pas juste.
9.2 Pour vérifier l'hypothèse de l'étudiant, on peut faire un montage expérimental utilisant une solution
aqueuse de Cu(NO3)2.3H2O. La solution du godet A1, par exemple, a été traitée aussi bien avec une
tige de verre chaude qu'avec une tige froide. On remarquera qu'en aucun cas il y a eu changement de
couleur.
R9.
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L' EQUILIBRE CHIMIQUE - L'EFFET DE L'ION COMMUN
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
La solution saturée de chlorure de sodium devrait être testée auparavant avec de l'acide chlorhydrique 11 M.
Si elle a été préparée à une température différente de celle de votre salle de classe, elle pourrait ne pas être
saturée. Elle peut ainsi ne pas donner un précipité quand l'acide chlorhydrique 11 M est ajouté. Si celà a lieu,
ajouter plus de chlorure de sodium solide à la solution et agiter. Chaque étudiant peut aussi préparer sa
propre solution de chlorure de sodium saturée comme suit:
Remplir au tiers environ l'un des grands godets du comboplate® avec du chlorure de sodium solide (NaCl(s)). Remplir
le godet avec de l'eau. A l'aide d'une microspatule en plastique ou une tige de verre, agiter soigneusement la solution.
Permettez au NaCl(s) qui ne serait pas dissout de reposer au fond du godet. A l'aide d'une micropipette propre, aspirer
la solution ci-haut mentionée se trouvant au dessus du sel non dissout, en faisant attention de ne pas perturber le
solide. Le volume de la solution saturée de chlorure de sodium se trouvant dans la micropipette devrait être suffisante
pour compléter l'expérience.
Si la solution devient trouble, elle devra être filtrée. Retirer le piston de la seringue et pousser un petit morceau de laine
de coton dans le bout de la seringue. Introduire toute la solution de la micropipette dans la seringue. Remettre le piston
et placer la seringue au dessus d'un grand godet vide. Pousser le piston légèrement pour forcer la solution à travers le
filtre fait de laine de coton et dans le grand godet. Utiliser une micropipette propre pour retirer du godet la solution filtrée
et continuer l'expérience.
Rappelez-vous qu'un précipité va se former seulement si la concentration de l'ion commun est accrûe. Si la
substance ajoutée à la solution saturée est un solide, la quantité de l' ion commun augmente, mais le volume de la
solution reste le même. La concentration de l'ion commun va ainsi augmenter et un précipité sera observé.
Cependant, si la substance ajoutée est une solution (eg. HCl(aq)), un précipité sera observé seulement si cette solution
est concentrée. Celà parce qu'une solution diluée contient une plus petite quantité d'ions par volume par rapport à une
solution concentrée. Lorsqu'une solution diluée de l'ion commun est ajoutée à une solution saturée, le volume total de la
solution résultante augmente plus que la quantité de l'ion commun en solution. La concentration de l'ion commun
décroit et un précipité n'est pas observé. Celà peut être démontré en permettant aux étudiants de répéter l'expérience
avec de l'acide chlorhydrique 1 M. Le précipité ne va pas se former.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide nitrique et l'acide chlorhydrique sont très corrosifs. Si un acide quelconque est mis en contact avec la
peau, rincer immédiatement la zone affectée avec une grande quantité d'eau. Les brûlures importantes doivent
recevoir un traitement médical.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Que se passe-t-il quand vous ajoutez de l'acide nitrique à la solution saturée de chlorure de sodium ?
La solution semble ne pas changer quand l'acide nitrique est ajouté à la solution saturée de chlorure de
sodium.
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Q2.
R2.
Que se passe-t-il quand vous ajoutez de l'acide chlorhydrique à la solution saturée de chlorure de sodium?
Quand l'acide chlorhydrique est ajouté à la solution saturée de chlorure de sodium, la solution devient
laiteuse d'abord, puis un précipité blanc se forme.
Q3.
R3.
Est-ce que les solutions ajoutées au godet A1 ont des ions communs ? Si oui, dire desquels il s'agit.
Non, les solutions d'acide nitrique et de chlorure de sodium ne possèdent pas d'ions communs.
Q4.
R4.
Est-ce que les solutions ajoutées au godet A2 ont des ions communs? Si oui, dire desquels il s'agit.
Oui, l'ion chlorure (Cl-(aq)) est commun aux solutions d'acide chlorhydrique et de chlorure de sodium.
Q5.
R5.
Quel est le nom et la formule chimique du solide formé dans le godet A2 ?
Le solide formé dans A2 est le chlorure de sodium (NaCl(s)).
Q6.
Dans la solution saturée de chlorure de sodium, le chlorure de sodium solide est en équilibre avec la solution
aqueuse de chlorure de sodium, comme représenté dans l'équation équilibrée de la réaction,
NaCl(s)
R6.
Na+(aq) + Cl-(aq)
Utiliser cette information pour expliquer ce qui se passe au godet A2.
Quand l'acide chlorhydrique a été ajouté à la solution saturée de chlorure de sodium, la concentration
d'ions chlorure a augmenté. Les ions chlorure extra ont réagi avec les ions sodium pour former du
chlorure de sodium solide qui précipite. Un nouvel équilibre a été établi.
Q7.
R7.
Qu'est-il arrivé aux contenus du godet A2 à l'addition de l'eau ?
Quand l'eau a été ajoutée à A2, le précipité s'est dissout et une solution incolore a été formée encore une
fois.
Q8.
R8.
Expliquer ce qui s'est passé dans le godet A2.
Le précipité de chlorure de sodium se dissout parce que les concentrations des ions ont été diminuées par
Na+(aq) + Cl-(aq) a été perturbé, et NaCl(s) s'est dissout pour
l'addition de l'eau. L'équilibre: NaCl(s)
former des ions Na+(aq) et Cl-(aq). Il se dissout complètement si suffisamment d'eau est ajoutée.
Q9.
R9.
Expliquer ce que signifie "l'effet de l'ion commun".
Quand deux ou plusieurs types d'ions en solution sont en équilibre avec un solide, l'équilibre peut être
perturbé par plusieurs facteurs en accord avec le Principe de Le Chatelier. L'un de ces facteurs implique
les concentrations des ions en solution. Si une autre substance est ajoutée à la solution, elle peut
également former des ions. L'un de ces ions pourrait être le même que celui qui est déjà présent dans la
solution. Cet ion est commun aux deux substances. L'équilibre de la réaction est perturbé par le
changement de la concentration de l'ion commun. Si la concentration de l'ion commun augmente, alors du
solide va précipiter. Ce résultat est décrit comme "l'effet de l'ion commun".
Q10. Un étudiant fait une erreur en faisant cette expérience et utilise de l'acide chlorhydrique 1 M au lieu de l'acide
chlorhydrique 11 M dans l'étape 3.
Prédire ce que l'étudiant va observer.
R10. Il n'y aura pas de précipité si l'étudiant ajoute de l'acide chlorhydrique 1 M à la solution saturée de chlorure
de sodium.
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RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
CONCENTRATION ET QUANTITE D'UNE SUBSTANCE EN SOLUTION
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. On aura besoin d'eau de robinet.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
Le nitrate de cuivre solide absorbe l'eau de l'atmosphère. Comme résultat, il peut se transformer en une
masse solide et dure à l'intérieur du récipient dans lequel il est stocké. Les étudiants ne seront pas capables
de l'utiliser sous cette forme. Il est dès lors recommandé que vous cassiez le solide à l'intérieur de la bouteille
avec un objet tranchant avant d'essayer l'expérience. Un morceau de bois pointu peut bien être utilisé pour
casser le nitrate de cuivre solide en de petits grains, presque de même grosseur.
Quand vous utilisez le bout large d'une microspatule en plastique pour mesurer le nitrate de cuivre, rassurez-vous que
les spatulées bien nivelées du solide sont placées dans les godets appropriés. Celà permettra que de bonnes
comparaisons de couleurs soient faites, et que la couleur de la solution bleue soit uniformément intense dans les
godets contenant la même concentration de solution de nitrate de cuivre.ge de verre chaude doit être déplacée dans le
godet pour assurer un chauffage uniforme de la solution.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut.
Un petit moment d'inattention peut être cause d'un accident grave.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
En comparant les godets F1 et F2, quel godet a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq)?
STU C
R1.
E
A
Q1.
Quelle est la définition de concentration?
Donnez une raison à votre réponse.
Le godet F2 a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq). La couleur bleue est plus intense dans le godet
F2. Celà parce que le godet F2 contient deux fois plus de Cu(NO3)2.3H2O solide par volume d'eau que le
godet F1.
R2.
En comparant les godets F1 et F3, quel godet a la plus grande concentration d'ions Cu2+(aq)?
Donnez une raison à votre réponse.
Les deux godets F1 et F3 contiennent la même concentration d'ions Cu2+(aq). La couleur bleue est
uniformément intense dans les deux godets. Celà parce que le rapport de la quantité de Cu(NO3)2.3H2O
ajoutée, au volume d'eau ajoutée, est le même dans les deux cas.
Q3.
En comparant les godets F1 et F2, quel godet a la plus grande quantité d'ions Cu2+(aq)?
R3.
STU C
Quelle est la définition de quantité?
E
A
Q2.
Donnez une raison à votre réponse.
Le godet F2 contient la plus grande quantité d'ions Cu2+(aq). Une quantité double de Cu(NO3)2.3H2O solide
a été introduite dans le godet F2, comparé au godet F1. Ainsi, le double du nombre d'ions Cu2+(aq) se
trouve dans la solution du godet F2, comparé au godet F1.
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q4.
R4.
Ecrire une phrase qui décrit ce que signifie la concentration et la quantité d'une substance en solution.
La concentration d'une substance en solution se réfère à la quantité de substance par volume d'eau. Dans
ce cas, la concentration est le rapport de la quantité (nombre de spatules) de Cu(NO3)2.3H2O ajoutée, au
volume (millilitres) d'eau ajouté. La quantité se réfère à la substance en solution. Cette quantité n'est pas
affectée par le volume d'eau. Dans cette expérience, la quantité de nitrate de cuivre solide se réfère au
nombre de spatules de Cu(NO3)2.3H2O se trouvant dans la solution.
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TITRAGE ACIDE/BASE - DETERMINATION DE LA CONCENTRATION D'UN ACIDE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction. L'eau de robinet est nécessaire,
mais la seringue doit être rincée avec de l'eau de robinet pendant le calibrage.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
L'acide chlorhydrique (HCl(aq)) choisi pour le besoin de fournir des réponses modèles est approximativement
0.1 M, mais n'importe quelle concentration de cet acide pourrait être utilisée. Il faut noter cependant que les
meilleurs résultats seront obtenus si la concentration de HCl(aq) n'excède pas 0.1 M. Si de plus grandes
concentrations sont utilisées, le nombre de gouttes d'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) 0.1 M requis pour
neutraliser l'acide sera trop grand pour être contenu dans les petits godets du comboplate®.
Les graduations marquées sur le côté de la seringue ne sont pas standard. Celà signifie que l'étudiant peut utiliser des
nombres différents de gouttes par unités de volume avec des seringues différentes, même quand le même acide ou la
même base sont utilisés pour le calibrage. Comme résultat, la précision des résultats obtenus pourrait être inférieure à
celle qui serait souhaitable. Cependant, les étudiants doivent être encouragés pour compléter l'expérience car les
calculs finaux devraient fournir des réponses adéquates.
L'étape 4 dans le calibrage suggère que le nombre de gouttes de HCl(aq) soit compté à partir du point zéro, jusqu'à ce
que le volume de l'acide atteigne une autre graduation, quelques unités au dessus du point zéro. Vous allez remarquer
que les réponses modèles donnent le nombre de gouttes obtenus pour 0.5 ml de HCl(aq) et NaOH(aq). Vous pourriez
utilliser 0.2 ou 0.3 ml, surtout si vous voulez économiser les produits.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide chlorhydrique est corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être immédiatement
lavé avec une bonne quantité d'eau.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
L'hydroxyde de sodium est une base corrosive. Si une base quelconque est versée sur la peau, l'endroit affecté
doit être immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Comme dans le cas des acides, les micropipettes
contenant une base devraient ne pas être tenues dirigées vers le haut.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Préparer un tableau comme le Tableau 1 ci-dessous.
TABLEAU 1
Solution
utilisée
Volume de la seringue
à partir du "point z éro"/
ml
N ombre de gouttes
de solution nécessaires
pour établir le volume
N ombre moyen de
gouttes de solution
pour établir le volume
H Cl
0.5
0.5
0.5
32
33
35
33 gouttes
N aOH
0.5
0.5
0.5
30
30
28
29 gouttes
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Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q2.
R2.
Noter les résultats dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q3.
R3.
Noter les résultats dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Q4.
R4.
Noter les résultats dans votre tableau.
Voir Tableau 1.
Compléter le mode opératoire pour la conversion qui suit.
CONVERSION:
I)
Acide chlorhydrique:
33 (moyenne) gouttes de HCl occupent 0.5 ml.
Ainsi 1 goutte de HCl occupe 0.015 ml.
II)
Hydroxyde de sodium:
29 (moyenne) gouttes de NaOH occupent 0.5 ml.
Ainsi 1 goutte de NaOH occupe 0.017 ml.
Q5.
R5.
Quelle est la couleur de cette solution ?
La couleur de cette solution du godet A1 est orange.
Q6.
R6.
Quelle est la couleur de cette solution ?
La couleur de cette solution du godet A2 est rouge.
Q7.
R7.
Préparer un tableau comme le Tableau 2 ci-dessous.
TABLEAU 2
Acide
ustilisé
Nombre de gouttes de
H Cl
Nombre de gouttes de
NaOH
5
5
5
5
5
5
H Cl
Nombre moyen de
gouttes de NaOH
5
Q8.
R8.
Quel est le nombre de gouttes de NaOH qui étaient nécessaires ? Noter le résultat dans votre tableau.
Voir Tableau 2.
Q9.
R9.
Noter le résultat dans votre tableau.
Voir Tableau 2.
Q10. Quel est le volume moyen de solution d'hydroxyde de sodium 0.10 M qui était nécessaire pour titrer l'acide
chlorhydrique?
R10. Nous avons calculé qu'une goutte (en moyenne) de solution d'hydroxyde de sodium occupe 0.017 ml (voir
calibrage). Mais nous avons utilisé un nombre moyen de 5 gouttes pour le titrage.
∴ Volume moyen de NaOH =
0.017 ml
1 goutte
x 5 gouttes de NaOH
= 0.085 ml = 0.085 x 10-3l
= 8.5 x 10 -5 l
Q11. Quelle quantité d’hydroxyde de sodium celà représente-t-il?
R11. Nous savons que la concentration de l’hydroxyde de sodium est de 0.10 M ou 0.10 moles de NaOH par
litre de solution. Etant donné que seulement 8.5 x 10-5 l d’hydroxyde de sodium a été utilisé, alors:
Conc. de NaOH =
quantité de NaOH
volume de la solution
quantité de NaOH = conc. de NaOH x volume de la solution
=
=
0.10 moles l -1x 8.5 x 10-5 l
8.5 x 10-6 moles
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Q12. Quelle quantité de HCl a réagi avec l'hydroxyde de sodium?
R12. L'équation chimique qui illustre cette réaction est:
1 HCl (aq) + 1 NaOH (aq) → 1 NaCl (aq) + 1 H2O (l)
L'on peut voir que le rapport stoechiométrique est 1 HCl : 1 NaOH pour ce cas. Donc, au point de virage de
ce titrage (quand la couleur des solutions dans les godets A2, A3 et A4 vient juste de changer du rouge à
l'orange), pour chaque mole d'hydroxyde de sodium qui a réagi, une mole d'acide chlorhydrique aura réagi
avec celui-ci.
Pour cette raison, 8.5 x 10-6 moles de HCl ont réagi avec 8.5 x 10-6 moles d'hydroxyde de sodium.
Q13. Quel volume de solution de HCl contient cette quantité de HCl ?
R13. Nous avons calculé qu'une goutte (en moyenne) d'acide chlorhydrique occupe 0.015 ml (voir calibrage).
Mais l'on a utilisé un nombre moyen de 5 gouttes dans ce titrage.
0.015 ml
∴Volume moyen de HCl = 1 goutte
x 5 gouttes de HCl
= 0.075 ml = 0.075 x 10-3 l
Q14. Quelle est la concentration de l’acide chlorhydrique?
R14. Nous savons que 8.5 x 10-6 moles de HCl sont contenus dans un volume de 7.5 x 10-5 l. Ainsi, la
concentration inconnue d’acide chlorhydrique est:
Conc. de HCl =
8.5 x 10 -6 moles de HCl
7.5 x 10 -5 litres de la solution
= 0.11 moles l-1
Q15. Si les 5 gouttes d'acide chlorhydrique (HCl(aq)) étaient remplacées par 5 gouttes d'acide sulfurique (H2SO4(aq)) de
même concentration, combien de gouttes de solution d'hydroxyde de sodium (NaOH(aq)) 0.10 M seraient-elles
nécessaires pour arriver au point de virage dans ce titrage ? Expliquer votre réponse.
R15. 10 gouttes de NaOH(aq) 0.10 M seront nécessaires. Celà parce que l'acide sulfurique (H2SO4(aq)) est un
acide diprotique, alors que l'acide chlorhydrique (HCl(aq)) est un acide monoprotique.
Ainsi, pour chaque molécule d'acide sulfurique, deux ions hydrogène seront produits, tandis qu'un ion
hydrogène sera produit pour chaque molécule d'acide chlorhydrique. Même si la concentration des deux
acides serait la même, une quantité double de solution d'hydroxyde de sodium sera nécessaire pour
atteindre le point de virage. L'équation qui illustre cette réaction est:
1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) →
1 Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)
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CHIMIE ORGANIQUE - ESTERS
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie. Les plus
anciennes versions du kit contiennent une fiole à échantillons en verre approprié pour l'estérification, tandis que les
nouvelles éditions du kit renferment une fiole à échantillons spéciale faite de plastique, qui est résistant aux
solvents organiques. N'utilisez pas la fiole du microbrûleur ou une autre fiole en plastique, car celles-ci
seraient détruites par les liquides organiques!
3. Astuces
Quand vous chauffez la tige de verre, bougez à quelques reprises une extrémité de celle-ci à travers la
flamme du microbrûleur. Plonger l'extrémité chaude de la tige dans la fiole à échantillons. Si l'odeur de fruits
caractérisant les esters est faible ou n'est pas évidente, vous pouvez répéter le processus de chauffage.
S'assurer que la fiole à échantillons est soigneusement nettoyée avant de commencer l'étape 6 de l'expérience.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
L'acide sulfurique 18 M est extrêmement corrosif. Si de l'acide est versé sur la peau, l'endroit affecté doit être
immédiatement lavé avec une bonne quantité d'eau. Les brûlures sévères doivent recevoir un traitement médical.
L'acide éthanoïque a une forte odeur de vinaigre qui est nuisible quand elle est inhalée. L'acide cause également
l'irritation de la peau et des yeux. Il est inflammable et doit être gardé bien fermé et loin de sources de flammes.
Ne jamais pointer une micropipette ou une seringue contenant un acide ou une base vers le haut. Un petit moment
d'inattention peut être cause d'un accident grave. Si un acide ou une base quelconque est jeté(e) dans l'oeil,
rincer immédiatement l'oeil avec beaucoup d'eau. Après avoir soigneusement rincé l'oeil, vous pouvez le traiter
avec une solution diluée d'hydrogénocarbonate de sodium (utilisé dans les pâtisseries), dans le cas d'un acide,
ou dans le cas d'une base, avec une solution diluée d'acide borique. Ces substances aideront à neutraliser l'acide
ou la base dans l'oeil. Dans tous les cas, le patient devra être urgemment envoyé chez un médecin spécialiste si
possible.
L'éthanol est très inflammable. Il doit être gardé loin de l'acide sulfurique et ne doit jamais être rapproché d'une
flamme, d'une source de chaleur ou d'une étincelle. La bouteille contenant de l'éthanol doit être gardée fermée,
car l'inhalation de grandes concentrations du produit cause des maux de tête et des vertiges. Gardez-la dans un
endroit frais, loin de toute source d'allumage.
Ne jamais permettre aux étudiants de jouer avec des allumettes. Traiter toute brûlure avec de l'eau courante froide
ou de la glace, et demander de l'assistance médicale quand c'est nécessaire.
L'alcool à brûler utilisé dans le microbrûleur est un poison. Ne pas en inhaler les vapeurs ou en boire.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Décrire l'odeur du contenu de la fiole à échantillons.
Le contenu a une odeur de fruits qui est agréable.
Q2.
R2.
Décrire l'odeur du contenu de la fiole à échantillons.
Le contenu a une odeur aigre et acide (comme le vinaigre).
Q3.
R3.
Quel est le nom de l'ester qui peut se former quand l'acide éthanoïque réagit avec l'éthanol ?
L'éthanoate d'éthyl (ou acétate d'éthyle) se forme quand l'acide éthanoïque réagit avec l'éthanol.
Q4.
Quel est le nom donné au type de réaction par laquelle les esters se forment à partir d'un acide carboxylique et d'un
alcool ?
Les esters se forment lors d'une réaction d'estérification.
R4.
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Q5.
R5.
Y-a-t-il eu, à chaque fois, une telle réaction dans la fiole à échantillons?
Un acide carboxylique et un alcool ont été tous les deux ajoutés à la fiole à échantillons à chaque fois.
Cependant, un ester s'est formé seulement dans la fiole à échantillons où l'acide sulfurique a été ajouté.
Q6.
R6.
Que pouvez-vous conclure à propos du rôle que joue l'acide sulfurique concentré dans la réaction d'estérification ?
L'acide sulfurique concentré catalyse la réaction.
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CHIMIE ORGANIQUE - HYDROCARBURES SATURES ET INSATURES
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.
3. Astuces
La décoloration de la solution de dibrome (Br2(aq)) et d' hex-1-ène a lieu aussitôt que le mélange dibrome/
hex-1-ène est agité. Vous devriez aussi constater que si on laisse reposer le mélange dibrome/cyclohexane
dans le godet A1, la couleur brune de la couche de dibrome commence à disparaître. Cette réaction est très
lente et des fumées de bromure d'hydrogène (HBr(g)) commencent à apparaître. i.e:
C6H12(l) + Br2(aq)
→
C6H11Br(l) + HBr(g)
Ceci n'est pas la réaction des hydrocarbures insaturés et ne doit pas être confondu avec la décoloration rapide du
dibrome quand celui-ci est mélangé avec un hydrocarbure insaturé.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Le dibrome a une pression de vapeur élevée i.e. la vapeur au dessus de la solution va expandre avec l'augmentation
de la température. Ainsi, il doit être gardé dans un endroit frais et sombre, et dans une bouteille bien fermée.
Les halogènes sont corrosifs. Eviter de verser la solution de dibrome sur des habits ou sur la peau. Laver
soigneusement les mains si une solution de dibrome entre en contact avec la peau.
Les réactifs organiques, cyclohexane et hex-1-ène, ainsi que la solution de dibrome produisent des fumées
toxiques. Evitez d'inhaler ces fumées et rassurez-vous que l'expérience est faite dans une salle bien ventilée.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Qu'est-ce qui se passe dans chaque godet immédiatement après avoir ajouté le dibrome?
Godet A1: Cyclohexane/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Godet A3: Hex-1-ène/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Q2.
R2.
Qu'est-ce qui se passe dans chaque godet après avoir mélangé les contenus ?
Godet A1: Cyclohexane/dibrome: La couleur brune reste dans la phase aqueuse.
Godet A3: Hex-1-ène/dibrome: La phase aqueuse devient incolore.
Q3.
R3.
Expliquer ce qui s'est passé quand le cyclohexane a été mis en contact avec la solution aqueuse de dibrome.
Le cyclohexane ne réagit pas avec la solution aqueuse de dibrome, et c'est ainsi que le brun, couleur du
dibrome de la phase aqueuse, n'a pas changé.
Q4.
R4.
Est-ce que le cyclohexane est un hydrocarbure saturé ou insaturé? Justifier votre réponse.
Le cyclohexane est un hydrocarbure saturé. Les molécules de cyclohexane ne possèdent pas de liaison
multiple.
Q5.
R5.
Pourquoi était-il nécessaire d'agiter le contenu de chaque godet ?
Le dibrome est resté dans la phase aqueuse. Quand le contenu des godets a été agité, les molécules de
dibrome ont pu entrer en contact avec les molécules organiques et une réaction a pu avoir lieu.
Q6.
R6.
Expliquer ce qui s'est passé quand l'hex-1-ène a été mis en contact avec la solution aqueuse de dibrome.
L'hex-1-ène réagit avec la solution aqueuse de dibrome. Au fur et à mesure que le dibrome est consommé
dans la réaction, la couleur brune de la phase aqueuse disparait.
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Q7.
R7.
Est-ce que l'hex-1-ène est un hydrocarbure saturé ou insaturé ? Justifier votre réponse.
L'hex-1-ène est un hydrocarbure insaturé. Les molécules d'hex-1-ène ont des doubles liaisons.
Q8.
Quel type de réaction a lieu entre l'hex-1-ène et la solution aqueuse de dibrome ? Ecrire une équation pour illustrer
celà.
Une réaction d'addition a lieu entre l'hex-1-ène et le dibrome i.e:
R8.
H H H H H H
H H H H H H
H C C C C C C H
H H H H
Q9.
R9.
+
Br Br
H C C C C C C H
H H H H Br Br
Comment pouvez-vous vérifier si un hydrocarbure est saturé ou insaturé ?
Il est possible de vérifier si un hydrocarbure est saturé ou pas à l'aide d'une solution aqueuse de dibrome.
Si la solution aqueuse de dibrome est décolorée, c'est que l'hydrocarbure est insaturé. Si par contre la
solution aqueuse de dibrome n'est pas décolorée, alors l'hydrocarbure est saturé.
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LA CELLULE ZINC/ CUIVRE
GUIDE DE L'ENSEIGNANT
1. Produits
Tous les produits nécessaires sont répertoriés dans le manuel d'instruction.
2. Matériel
Tout le matériel requis peut être trouvé dans le Kit RADMASTE de Base ou Avancé de Microchimie.Une pile de 9V,
un voltmètre et des fils de connection pour le voltmètre sont nécessaires.
3. Astuces
La seringue doit être soigneusement lavée avant qu'une nouvelle solution soit prise, autrement les solutions
de nitrate de cuivre et de nitrate de zinc seront contaminées.
La pile de 9V est une source de différence de potentiel dans le circuit électrique. On doit expliquer à l'étudiant que la pile
ne va pas faire allumer la DEL d'elle même. Si les fils conducteurs ne sont pas mis dans une solution électrolytique, la
DEL ne va pas s'allumer. Il peut être important de le mentioner pour éviter la mauvaise conception selon laquelle ce
serait la pile qui fait briller la DEL, qu'il y ait une solution conductrice ou pas.
Ca peut être une bonne idée également, d'essayer de connecter les fils rouge et noir de l'indicateur aux bornes de la
pile, par exemple en utilisant des fiche-crocodiles ou de la plasticine. Si la DEL ne s'allume pas au début, vérifiez si les
connections à la pile et les électrodes sont en bonne position.
Si l'électrode de zinc utilisée dans le godet F2 est une bobine de fer galvanisée, elle devra être jetée après l'expérience
car le zinc est oxydé en ions Zn2+(aq). La bobine de fer galvanisée tourne normalement au noir après que la couche de
zinc ait été oxydé. Ceci est parce que le fer qui est maintenant exposé, est oxydé en oxyde de fer noir. Si l'électrode de
zinc est une bobine de zinc pure, elle peut être réutilisée.
L'électrode de cuivre va apparaître pâle après que la cellule ait été connectée pour environ 10 minutes, comme résultat
du dépôt de cuivre sur la surface de l'électrode. La bobine peut être nettoyée avec du papier de verre et être réutilisée.
Les bobines de cuivre et de zinc doivent être retirées du comboplate® aussitôt que possible après l'expérience pour
éviter une contamination.
4. Attention
Prière de vous souvenir des mises en garde suivantes et informer vos étudiants sur tous les dangers possibles:
Rassurez-vous que tous les élèves se lavent soigneusement les mains après l'expérience, car les solutions de
nitrate de cuivre, nitrate de zinc et nitrate de potassium peuvent être irritantes pour la peau.
5. Réponses Modèles aux Questions du Manuel
Il est recommandé que les apprenants écrivent toutes les questions et les réponses dans leur manuel d'instruction.
Si celà est fait, alors les réponses aux questions ne doivent pas être sous forme de phrases complètes. Si les
apprenants ne notent pas les questions dans leur manuel, alors les réponses doivent être sous forme de phrases
complètes. Noter que certaines questions peuvent être seulement répondues par les apprenants dans les classes
supérieures. Les équations données sous forme de mots peuvent être écrites à la place des équations chimiques
là où c'est requis.
Q1.
R1.
Est-ce que l'indicateur de courant s'allume?
Non, l'indicateur de courant ne s'allume pas.
Q2.
R2.
Y a-t-il un courant qui circule?
Non, il n'y a pas de courant qui circule.
Q3.
R3.
Est-ce que l'indicateur de courant s'allume cette fois-ci?
Oui, l'indicateur de courant s'allume quand F1 et F2 sont interconnectés par le morceau de laine de coton.
Q4.
R4.
Y a-t-il un courant qui circule?
Oui, du courant circule.
Q5.
R5.
Quel est le role du pont salin?
Le pont salin fournit une connexion électrique entre deux solutions i.e Cu(NO3)2(aq) et Zn(NO3)2(aq).
Q6.
R6.
Y a-t-il une différence de potentiel?
Oui, l'aiguille du voltmètre bouge, montrant qu'il y a une différence de potentiel à travers la cellule.
The UNESCO-Associated Centre for Microscience Experiments
RADMASTE Centre, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
Tel: (+) 27 11 717 4802 Fax: (+) 27 11 403 8733 email: UNESCO@radmaste.wits.ac.za website: www.microsci.org.za
Q7.
R7.
Semble-t-elle aussi brillante que quand vous l'aviez mise dans la solution de nitrate de cuivre?
Non, la bobine de fil de cuivre est d'apparence pâle là où elle a été immergée dans la solution.
Q8.
Selon vos observations sur l'électrode de cuivre, qu'est-ce qui est entrain de se passer?
Suggérer une équation chimique pour ce processus.
Est-ce une réaction de réduction ou une réaction d'oxydation ? Donnez une raison pour votre réponse.
Les ions (Cu2+(aq)) de la solution sont réduits en atomes de cuivre (Cu(s)) à la surface de l'électrode de
cuivre, faisant ainsi que l'électrode de cuivre devienne d'apparence pâle.
L'équation chimique pour ce processus est Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s).
Celà représente un processus de réduction car les ions de cuivre (Cu2+(aq)) reçoivent des électrons à la
surface de l'électrode de cuivre.
R8.
Q9.
R9.
Qu'est-ce qui est entrain de se passer à l'électrode de zinc?
Ecrire une équation pour illustrer celà.
Est-ce une réaction de réduction ou une réaction d'oxydation ? Donnez une raison à votre réponse.
L'électrode de zinc est oxydé. (Une électrode de fer galvanisée devient progressivement noir au fur et à
mesure que la couche de zinc métallique est oxydée et que le fer est exposé.)
L'équation illustrant celà est Zn(s) → Zn2+ (aq) + 2eCeci est un processus d'oxydation car les atomes de zinc (Zn(s)) à la surface de l'électrode de zinc libère
des électrons dans le fil conducteur.
Q10. Quel est le sens du flux d'électrons le long du fil de connexion?
R10. Le flux d'électrons à travers le fil de connexion est de l'électrode de zinc (anode) à l'électrode de cuivre
(cathode).
Q11. Ecrire l'équation-bilan de la réaction.
R11. Cu2+(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn2+(aq)
or Cu(NO3)2(aq) + Zn(s) → Cu(s) + Zn(NO3)2(aq)
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