TP Chimie. N° 05

Notion d'élément chimique. Correction.

 

 

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

II - Réaction avec la solution obtenue (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).

Manipulation    L’expérience est réalisée par le professeur :

Rédiger Faire un schéma légendé du dispositif expérimental.

Montage 1 :

Montage 2 :

Rédiger Indiquer 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.

Rédiger Quelles 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 :

Manipulation    Prendre 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 :

Rédiger Faire 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.

Cu 2+     +     HO       ®     Cu (OH) 2  (s)

 

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

a)-     Expérience B.

Manipulation    Récupérer 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, Cu 2+ et d’ions oxygène O 2-.

b)-     Compte-rendu :

Rédiger Faire 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) 2      ®     CuO     +    H 2O     

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

a)-     Expérience C.

Manipulation    Dans 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 :

Rédiger Faire 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 : CO 2

-  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     +     C   ®            2 Cu     +     CO 2   

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

a)-     Expérience D.

Manipulation    Dans 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.

Manipulation    Test complémentaire : verser 2 mL de filtrat dans un tube à essais et ajouter quelques gouttes de soude.

b)-     Compte-rendu.

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

 

-     Que peut-on déduire du test complémentaire ? 

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

-     Quel ion a-t-on caractérisé dans la solution de 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,…

 

Tournure de cuivre Flacon d'acide nitrique concentré Tube à gaz Têt à dégagement Cristallisoir Acide nitrique concentré Dépôt rougâtre de cuivre métal Mélange de cuivre et de carbone Tube à dégagement L'eau de chaux se trouble. Solide noir : oxyde de cuivre II Précipité d'hydroxyde de cuivre II Hydroxyde de cuivre II