Mettre en œuvre des réactions acides-métaux et acides-bases

Légende de la leçon

Vert : définitions

Introduction

Les espèces acides et basiques occupent une place essentielle dans le monde vivant et sont également fabriquées en grandes quantités par l’industrie (produits ménagers, etc.).

I. Rappels de cours

Un acide est une molécule ou un ion qui en solution donne des ions H⁺. Une base est une molécule ou un ion qui en solution capte des ions H⁺.

1) L’attaque d’un métal par un acide

a) Expérience

 Dans un tube à essai, on dépose de la poudre de fer, puis on ajoute de l’acide chlorhydrique (H⁺ + Cℓ^–).

 On observe un dégagement de chaleur et de gaz.

 À la fin de l’expérience, il y a moins de fer dans le tube à essai. Il y a eu une réaction chimique car un produit est apparu (le gaz) et un réactif a disparu (le fer). On réalise les tests suivants.

Test	Observation	Conclusion
flamme	détonation	formation de dihydrogène H2
mesure du pH	augmentation	disparition d’ions H+
nitrate d’argent	précipité blanc	présence d’ions chlorure Cℓ–
soude	précipité vert	présence d’ions fer II Fe2+

b) Bilan de la réaction

 Du fer et des ions H⁺ ont disparu. Des ions Fe²⁺ et du dihydrogène H₂ sont apparus. Les ions chlorure Cℓ^– toujours présents n’ont donc pas participé à la réaction.

 La réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique a pour bilan :

fer + acide chlorhydrique → chlorure de fer II + dihydrogène

Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂

2) Acide fort/faible ou base forte/faible ?

 Les acides forts et les bases fortes sont des acides et des bases pour lesquels la réaction avec l’eau est totale. L’équation-bilan s’écrit avec une flèche à sens unique (→).

exemple L’acide chlorhydrique est un acide fort :

HCℓ + H₂O → H₃O⁺ + Cℓ^–

 Les acides faibles et les bases faibles sont des acides et des bases pour lesquels la réaction avec l’eau n’est pas totale. Les réactions sont dites équilibrées (⇄).

exemple L’acide acétique CH3COOH est un acide faible :

CH₃COOH + H₂O ⇄ H₃O⁺ + CH₃COO^–

3) La réaction entre un acide et une base

La réaction entre l’acide chlorhydrique HCℓ (acide fort) et l’hydroxyde de sodium NaOH (base forte) a pour bilan :

HCℓ + NaOH → H₂O + NaCℓ

C’est une réaction rapide, totale et exothermique (chaleur).

II. Méthode

Identifier les produits d’une réaction

Dans un tube à essai, on met une spatule de fer en poudre et on y ajoute 5 cm³ d’acide chlorhydrique. On maintient le tube fermé par un bouchon. Des bulles de gaz apparaissent dans le tube.

a. Lorsqu’il s’est formé suffisamment de gaz, on débouche le tube en y approchant une allumette enflammée. Décrivez ce qui se passe et précisez le gaz ainsi mis en évidence.

b. Pour identifier les autres espèces chimiques, on partage le contenu du tube en deux tubes A et B. Dans le tube A, on verse quelques gouttes de nitrate d’argent. Dans le tube B, on ajoute quelques gouttes de soude. Décrivez ce qui se passe.

Solution

a. Une détonation se produit, ce qui permet d’identifier le gaz : il s’agit du dihydrogène H₂.

b. Dans le tube A, quelques gouttes de nitrate d’argent vont provoquer l’apparition d’un précipité blanc, révélateur de la présence d’ions Cℓ^–. Dans le tube B, un précipité vert se forme lorsqu’on ajoute quelques gouttes de soude, ce qui confirme la présence d’ions métalliques Fe²⁺.