TP Chimie. N° 05

Notion

d'élément chimique.

Correction.

 

   

 

Programme 2010 :

Programme 2010 : Physique et Chimie

 

I -Réaction entre le cuivre métal et l'acide nitrique concentré (réaction A).

II - Réaction avec la solution obtenue (solution S).

1)- Caractérisation d'un ion présent dans la solution S.

2)- Chauffage de hydroxyde de cuivre II.

3)- Réaction entre l'oxyde de cuivre II et le carbone.

4)- Action du fer sur la solution S.

III - Interprétation.

 

Matériel

 et

Produits :

2 béchers, 1 agitateur en verre, 1 entonnoir avec un porte entonnoir, du papier filtre, 1 un râtelier de tube à essais, tube à dégagement, verre à pied, pince en bois, bec bunsen.

Acide nitrique concentré, tournure de cuivre (prof).

Fer en poudre, solution de soude, oxyde de cuivre II, mélange spécial : oxyde de cuivre II et carbone, eau de chaux, solution de sulfate de cuivre II

I- Réaction entre le cuivre métal et l’acide nitrique concentré (réaction A).

ManipulationL’expérience est réalisée par le professeur :

RédigerFaire un schéma légendé du dispositif expérimental.

Montage 1 :

Montage 2 :

RédigerIndiquer les observations.

-  On observe :

-  La disparition du morceau de cuivre au cours de l’expérience,

-  La formation d’un gaz incolore qui donne des vapeurs rousses au contact de l’air.

-  Lorsque la réaction est finie, on remarque que le cuivre métal (solide rouge) a totalement disparu.

RédigerQuelles sont les caractéristiques de la solution obtenue ?

-    On obtient une solution homogène de couleur bleue. Le cuivre métal a totalement disparu.

 

ʘ  Cette solution est appelée : solution S et elle est distribuée aux élèves pour une étude complémentaire.

II- Réaction avec la solution obtenue (solution S).

1)- Caractérisation d’un ion présent dans la solution S obtenue.

a)- Expérience A :

ManipulationPrendre un tube à essais,

-  Verser environ 2 mL de solution S,

-  Ajouter quelques gouttes de soude (solution aqueuse d’hydroxyde de sodium),

b)- Compte-rendu :

RédigerFaire les schémas et indiquer les observations.

On observe la formation d’un précipité bleu d’hydroxyde de cuivre II.

 

ʘ Information : Le précipité obtenu est de l’hydroxyde de cuivre II.

-  Quel ion a-t-on caractérisé dans la solution S ?

-  La réaction précédente permet de mettre en évidence l’ion cuivre II

-  Écriture symbolique de l’ion cuivre II : Cu 2+

 

-  Écrire l’équation bilan de la réaction de précipitation.

Cu2+ (aq)   +    2  HO   (aq)   →      Cu (OH)2  (s)

2)- Chauffage de l’hydroxyde de cuivre II.

a)- Expérience B.

ManipulationRécupérer le précipité d’hydroxyde de cuivre II et le placer dans un tube à essais.

-   Chauffer, à l’aide du bec bunsen, le tube à essais contenant le précipité d’hydroxyde de cuivre II jusqu’à disparition de la teinte bleue.

ʘ Information :

-    Le solide noir obtenu est constitué d’ions cuivre II, Cu2+ et d’ions oxygène O2–.

b)- Compte-rendu :

RédigerFaire les schémas et indiquer les observations.

Précipité bleu d’hydroxyde de cuivre II

Après chauffage et décantation, on obtient un solide noir

 

-   Donner la formule et le nom du solide noir.

-  Formule : CuO

-  Nom : Oxyde de cuivre II.

-   Écrire l’équation bilan de la réaction de déshydratation de l’hydroxyde de cuivre II.

 

Cu(OH) (s)        CuO (s)     +    H2O  (ℓ)

3)- Réaction entre l’oxyde de cuivre II et le carbone.

a)- Expérience C.

ManipulationDans un tube à essais, verser le mélange d’oxyde de cuivre II et de carbone (solide finement divisé : poudre noire).

-   Disposer un tube à dégagement à l’extrémité du tube à essais.

-   Chauffer le tube à essais en le tenant avec une pince en bois et plonger le tube à dégagement dans l’eau de chaux lorsque la réaction démarre. 

-   Maintenir le chauffage quelques instants.

b)- Compte-rendu :

RédigerFaire les schémas et indiquer les observations.

Après chauffage

On remarque bien le dépôt de cuivre métal (dépôt rougeâtre) sur la paroi de verre

 

-   Donner la nature, le nom et  la formule du gaz qui se dégage.

-   Donner le nom du solide rougeâtre obtenu.

-  Le gaz qui trouble l’eau de chaux est du dioxyde de carbone : CO2

-  Le solide rougeâtre obtenu est du cuivre solide : Cu

 

-   Écrire l’équation bilan de la réaction entre l’oxyde de cuivre II et le carbone.

2 CuO (s)     +     C (s)         2 Cu (s)     +     CO2 (g)

4)- Acton du fer sur la solution S (pour ceux qui ont le temps).

a)- Expérience D.

ManipulationDans un bécher, verser quelques mL de la solution S.

-   Ajouter du fer en poudre.

-   Agiter le mélange avec l’agitateur en verre jusqu’à décoloration de la solution.

-   Filtrer le contenu du bécher (ou tube à essais).

ManipulationTest complémentaire :  (à finir)

-   Verser 2 mL de filtrat dans un tube à essais et ajouter quelques gouttes de soude.

b)- Compte-rendu.

RédigerFaire des schémas et indiquer les observations (en particulier examiner le solide obtenu par filtration).

-     On verse le fer en poudre dans la solution S contenue dans un tube à essais.

-    À l’aide d’un agitateur en verre, on agite le mélange réactionnel.

-    On remarque que la solution se décolore et que la poudre prend une teinte rougeâtre.

-    On filtre le mélange réactionnel obtenu,

-    On verse la solution obtenue dans un tube à essais et on ajoute quelques gouttes de soude.

-   Que peut-on déduire du test complémentaire ? 

-    La solution de filtrat ne contient plus ions cuivre II.

-    On obtient pas de précipité bleu d'hydroxyde de cuivre II.

Il se forme un précipité vert pâle d’hydroxyde de fer II Fe(OH)2 (s).

-   Ce test permet de caractériser l’ion fer II.

- Remarque : Il s’oxyde rapidement à l’air et change rapidement de couleur. Il passe du vert, vert-noir, au noir puis au rouille.

-   Écrire l’équation bilan de la réaction de précipitation sachant que le précipité obtenu est de l’hydroxyde de fer II.

Fe2+ (aq)   +   2 HO  (aq)      Fe(OH)2 (s)

-   Quel ion a-t-on caractérisé dans la solution de filtrat ?

-   On a mis en évidence la présence d'ions fer II dans le filtrat

III- Interprétation.

Rédiger À partir de l’ensemble des réactions que l’on a réalisé, faire un cycle,

-   en indiquant sous quelle forme se trouve l’élément cuivre après chaque réaction.

-   L’élément cuivre est ce qui est commun au cuivre métal et à tous ses composés.

L’élément cuivre est ce qui est commun au cuivre métal et à tous ses composés comme l’ion cuivre II, l’hydroxyde de cuivre II, l’oxyde de cuivre II,…