Fiche d'activités
Cette page reproduit les travaux que j'ai pu réaliser avec mes élèves de collège. Elles sont libres de droit et vous pouvez les utiliser comme bon vous semble. Par contre , je serai heureux, ami visiteur, si vous m'adressez un petit bonjour par mail et si vous me faîtes connaître vos commentaires et vos idées.
Situation initiale: le pH.(Fiche précédente)
Problème 1: D'où vient la différence entre les solutions acides et les solutions basiques? (Fiche précédente)
Problème 2: Y a-t-il des réactions entre les matériaux et les solutions? (Cette fiche)
Contact: vos remarques ou suggestions.
Programme
Réactions de matériaux avec les liquides
Les matériaux réagissent-ils avec les solutions acides? Avec les solutions basiques? - Mesurer le pH de quelques solutions acides et basiques usuelle (en particulier boissons et produits d'entretien); observer l'effet d'une dilution sur le pH. - Mettre en évidence le caractère conducteur de ces solutions. - Lire des pictogrammes de sécurité - Réactions chimiques de l'acide chlorhydrique avec le fer et le zinc, mise en évidence des produits de la réaction. - Réactions chimiques de l'aluminium avec la soude (expérience professeur). - Absence de réactions observables de certaines matières plastiques et du verre avec l'acide chlorhydrique et la soude.
Les matériaux réagissent-ils avec les solutions acides? Avec les solutions basiques?
- Mesurer le pH de quelques solutions acides et basiques usuelle (en particulier boissons et produits d'entretien); observer l'effet d'une dilution sur le pH.
- Mettre en évidence le caractère conducteur de ces solutions.
- Lire des pictogrammes de sécurité
- Réactions chimiques de l'acide chlorhydrique avec le fer et le zinc, mise en évidence des produits de la réaction.
- Réactions chimiques de l'aluminium avec la soude (expérience professeur).
- Absence de réactions observables de certaines matières plastiques et du verre avec l'acide chlorhydrique et la soude.
Notion de pH. Sécurité d'emploi des solutions acides ou basiques . Précautions à prendre dans les dilutions. Réactions chimiques d ecertains métaux avec des solutions acides ou basiques. Inertie chimique de certains matériaux utilisés pour l'emballage.
Notion de pH.
Sécurité d'emploi des solutions acides ou basiques . Précautions à prendre dans les dilutions.
Réactions chimiques d ecertains métaux avec des solutions acides ou basiques.
Inertie chimique de certains matériaux utilisés pour l'emballage.
Identifier les solutions acides (pH inférieur à 7) et les solutions basiques (pH supérieur à 7). Savoir que des produits acides ou basiques concentrés présentent un danger. Réaliser une réaction entre un métal et une solution acide et reconnaître un dégagement de dihydrogène. Mettre en oeuvre des critères pour reconnaître une réaction chimique . Distinguer réactifs et produits. Etre conscient de la pollution engendére par des matériaux non dégradables.
Identifier les solutions acides (pH inférieur à 7) et les solutions basiques (pH supérieur à 7).
Savoir que des produits acides ou basiques concentrés présentent un danger.
Réaliser une réaction entre un métal et une solution acide et reconnaître un dégagement de dihydrogène.
Mettre en oeuvre des critères pour reconnaître une réaction chimique . Distinguer réactifs et produits.
Etre conscient de la pollution engendére par des matériaux non dégradables.
Comment mettre en évidence les ions présents dans le milieu avant et après ces réactions? - Mettre en évidence la présence d'ions chlorure et d'ions métalliques par des réactions de précipitation
Comment mettre en évidence les ions présents dans le milieu avant et après ces réactions?
- Mettre en évidence la présence d'ions chlorure et d'ions métalliques par des réactions de précipitation
Formules de quelques ions. Quelques tests de reconnaissance d'ions.
Formules de quelques ions.
Quelques tests de reconnaissance d'ions.
Citer les constituants d'une solution d'acide chlorhydrique et d'une solution de soude. Connaître les formules des ions H+, HO-, Cl-, Na+, Zn2+, Cu2+, Al3+, Fe2+ et Fe3+.
Citer les constituants d'une solution d'acide chlorhydrique et d'une solution de soude.
Connaître les formules des ions H+, HO-, Cl-, Na+, Zn2+, Cu2+, Al3+, Fe2+ et Fe3+.
Comment interpréter les réactions du zinc et du fer avec l'acide chlorhydrique. - Utiliser les résultats des tests de présence d'ions pour interpréter les réactions du zinc et du fer avec l'acide chlorhydrique
Comment interpréter les réactions du zinc et du fer avec l'acide chlorhydrique.
- Utiliser les résultats des tests de présence d'ions pour interpréter les réactions du zinc et du fer avec l'acide chlorhydrique
Equations-bilans. Conservation des atomes et de la charge.
Equations-bilans.
Conservation des atomes et de la charge.
Ecrire les équations-bilans de l'action de l'acide chlorhydrique et le fer ou le zinc. Savoir que lors d'une réaction chimique, il y a conservation des atomes et de la charge électrique.
Ecrire les équations-bilans de l'action de l'acide chlorhydrique et le fer ou le zinc.
Savoir que lors d'une réaction chimique, il y a conservation des atomes et de la charge électrique.
Problème 2: Y a-t-il des réactions entre les matériaux et les solutions?
Activité 1: Reconnaître les ions par des tests.
Travail à réaliser par petits groupes.
Matériel: tubes à essais, solution d'acide chlorhydrique diluée, solution d'acide sulfurique dilué,solution de chlorure de sodium, solution de nitrate d'argent, solution de sulfate de fer 2, solution de sulfate de cuivre, pipettes
Travail à exécuter:
- Dans un tube à essais, verser environ 1cm d'acide chlorhydrique dans un tube à essais. Y ajouter à la pipette quelques gouttes de nitrate d'argent. Décrire le résultat obtenu. Refaire le test avec le chlorure de sodium et l'acide sulfurique. En comparant les ions de chaque solution, déterminer avec quel ion l'ion argent Ag+ du nitrate d'argent a réagi. Quel nom peut-on donner au produit obtenu?
- Verser dans un tube à essais, 1 cm de sulfate de cuivre puis à la pipette quelques gouttes d'hydroxyde de sodium. Décrire le résultat et donner le nomdu produit obtenu.
- En vous aidant du manuel, dire quels résultats auraient donné l'hydroxyde de sodium avec l'ion aluminium et avec l'ion fer III.
- Présenter ces tests sur le cahier dans un tableau avec le nom de l'ion testé, sa formule, le nom du réactif, le résultat obtenu (couleur), le nom du produit obtenu, schéma avec couleurs
Résultats:
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Activité 2: Action de l'acide chlorhydrique sur le fer.
Classe divisée en petits groupes
Matériel: tubes, à essais, limaille de fer, solution d'acide chlorhydrique dilué, gant, laine d'acier, flamme
Travail à réaliser: Verser un peu de limaille de fer dans le fond du tube à essais. Couvrir de quelques cm d'acide chlorhydrique. Constater la formation de bulles donc un dégagement gazeux. Fermer avec le doigt le tube pendant quelques minutes. Puis retirer le doigt et approcher le tube de la flamme. Puis laisser le tube sur le porte tubes pendant quelques jours.
Refaire la même expérience en remplaçant la limeille de fer par quelkques brins de laine d'acier.
Résultats: Le gaz brûle au contact de la flamme avec une petite détonation. C'est du dihydrogène.
Bilan partiel: L'acide chlorhydrique réagit sur le fer en dégageant du dihydrogène.
Activité 3: Mise en évidence des réactifs et des produits
Travail à réaliser par les mêmes groupes.
Matériel:Les tubes de l'activité 2 après quelques jours, nitrate d'argent, papier pH, Solution de soude (hydroxyde de sodium), entonnoir, papier filtre, tubes à essais.
Fiche de travail:
1- Observer le tube avec la limaille de fer. Y a-t-il encore des bulles. Quel changement observez-vous encore? 2- Observer le tube avec la laine d'acier. Que constatez-vous? 3- Filter le contenu du tube 1 avec la limaille de fer. Recueillir le filtrat et le partager en 2 tubes. 4- Mesurer le pH du filtrat. 5- Ajouter quelques gouttes de nitrate d'argent au contenu du premier tube? Résultat? Conclusion? 6- Ajouter quelques gouttes de soude au contenu du deuxième tube. Résultats ? Conclusion? 7- Questions: a- Pourquoi cette expérience est-elle une réaction chimique? b- En déduire les réactifs et les produits de cette réaction. c- Ecrire le bilan de cette réaction chimique. d- Peut-on conditiopnner de l'acide chlorhydrique dans une boite en fer? Quelles seront les conséquences?
1- Observer le tube avec la limaille de fer. Y a-t-il encore des bulles. Quel changement observez-vous encore?
2- Observer le tube avec la laine d'acier. Que constatez-vous?
3- Filter le contenu du tube 1 avec la limaille de fer. Recueillir le filtrat et le partager en 2 tubes.
4- Mesurer le pH du filtrat.
5- Ajouter quelques gouttes de nitrate d'argent au contenu du premier tube? Résultat? Conclusion?
6- Ajouter quelques gouttes de soude au contenu du deuxième tube. Résultats ? Conclusion?
7- Questions:
a- Pourquoi cette expérience est-elle une réaction chimique? b- En déduire les réactifs et les produits de cette réaction. c- Ecrire le bilan de cette réaction chimique. d- Peut-on conditiopnner de l'acide chlorhydrique dans une boite en fer? Quelles seront les conséquences?
a- Pourquoi cette expérience est-elle une réaction chimique?
b- En déduire les réactifs et les produits de cette réaction.
c- Ecrire le bilan de cette réaction chimique.
d- Peut-on conditiopnner de l'acide chlorhydrique dans une boite en fer? Quelles seront les conséquences?
Résultats attendus:
1- Il n'y a plus de bulles la réaction est donc terminé , le liquide a légèrement changé de couleur (légèrement vert).
2- La laine d'acier est disparue (consommée par l'acide)
3- La solution a perdu son acidité, donc l'acide a disparu.
4- On obtient un précipité blanc. Présence d'ions chlorure.
5- On obtient un précipité verdâtre. Présence d'ion Fer II
7
a- Il y a disparition des réactifs et apparition de produits nouveaux: ions ferII et dihydrogène. b- Réactifs: Acide chlorhydrique et Fer Produits: ions ferII, ions chlorure, dihydrogène c- Fer + Acide chlorhydrique ---> Dihydrogène + Ion FerII + ion chlorure d- L'acide risque de ronger le métal (possibilités de fuites d'acide) et la boite en fer risque de gonfler sous l'action du dihydrogène formé.
a- Il y a disparition des réactifs et apparition de produits nouveaux: ions ferII et dihydrogène.
b- Réactifs: Acide chlorhydrique et Fer
Produits: ions ferII, ions chlorure, dihydrogène
c- Fer + Acide chlorhydrique ---> Dihydrogène + Ion FerII + ion chlorure
d- L'acide risque de ronger le métal (possibilités de fuites d'acide) et la boite en fer risque de gonfler sous l'action du dihydrogène formé.
Activité 4: L'essentiel est d'avoir un bilan équilibré.
Remplaçons dans le bilan chaque réactif ou produit par sa formule.
Faire lire ce bilan pour s'assurer que tout le monde a bien compris le code: Un atome de Fer réagit avec un ion Hydrogène et un ion chlorure pour donner une molécule de dihydrogène ainsi qu'un ion Fer et un ion chlorure.
- L'équation sera équilibrée si on a le même nombre d'atomes ou de noyaux d'atomes de chaque côté. Faisons le compte.
Réactifs: un noyau fer + un noyau Hydrogène + un noyau chlorure Produits: deux noyaux hydrogène + un noyau fer + un noyau chlorure Il y a déséquilibre au niveau des noyaux hydrogène. Réaliser l'équilibre.
Réactifs: un noyau fer + un noyau Hydrogène + un noyau chlorure
Produits: deux noyaux hydrogène + un noyau fer + un noyau chlorure
Il y a déséquilibre au niveau des noyaux hydrogène. Réaliser l'équilibre.
Les ions chlorures n'ont pas réagi pauisqu'ils sont présents au début et à la fin. Ils peuvent donc être ignorés. Au cours de cette réaction, chaque atome de fer a perdu 2 électrons et s'est transformé en ion. Ces électrons ont été récupéré par les ions hydrogène qui sont passés à l'état d'atome.
Bilan:
Pour qu'une équation ionique soit équilibrée, il doit y avoir conservation du nombre d'atomes mais aussi conservation des charges électriques.
Activité 5: Réactions des autres matériaux avec les solutions acides ou basiques
Travail par petits groupes
Matériel pour un groupe: série de tube à essais, solution d'acide chlorhydrique, solution de soude, quelques échantillons de matériaux parmi la liste suivante: zinc, aluminium, cuivre, terre cuite, verre, PS, PET, PEHD (chaque groupe a une série de 2 ou 3 matériaux différents de façon à ce que chaque matéraiu ait été testé par au moins 2 groupes de la classe.)
Travail attendu: Tester la réaction de chaque matériau avec l'acide et la base. Décrire la réaction si elle a lieu. Déterminer le gaz éventuellement produit.
Conclusion: dire si le matériau peut être utilisé comme contenant pour l'acide ou la base.
Mise en commun. Regroupement des résultats trouvés dans un tableau.
-Quelques métaux (zinc et aluminium) réagissent avec les acides ou les bases.
Par contre le verre, les céramiques et les matières plastiques pauvent être conditionnés comme emballage sans qu'il y ait réaction.
Le fer ne pourra être utilisé que s'il est protégé ou rendu inoxydable.
Activité 6: Retour sur les équations-bilans.
Travail individuel.
Ecrire les équations-bilans de l'action de l'acide chlorhydrique sur le zinc puis sur l'aluminium.
Zinc
Bilan: Zinc + Acide chlorhydrique ----> Dihydrogène + ion Zinc + ion Chlorure
Equation-bilan complète: Zn + 2H+ + 2Cl- -----> H2 + Zn2+ + 2Cl-
Equation-bilan simplifiée: Zn + 2H+ -----> H2 + Zn2+
Aluminium
Bilan: Aluminium + Acide chlorhydrique ----> Dihydrogène + ion Aluminium + ion Chlorure
Equation-bilan complète: 2Al + 6H+ + 6Cl- -----> 3H2 + 2Al3+ + 6Cl-
Equation-bilan simplifiée: 2Al + 6H+ -----> 3H2 + 2Al3+