Chapitre explicatif sur la réaction entre le fer et l'acide chlorhydrique - physique-chimie 3e

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Chapitre 6 - Réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique Pourquoi les pluies acides endommagent-elles les structures en fer ? (notamment les voies ferrées, les structures métalliques comme la statue de la liberté, etc.) Hypothèse : L’acide des pluies « ronge » le fer. Pour valider ou non notre hypothèse, il faut arriver à simuler en laboratoire l’effet des pluies acides sur le fer. Pour cela, il faut savoir en quoi consistent les pluies acides. I. Nature des pluies acides 1) Etude d’un document http://fr.wikipediaorg/wiki/Pluie_acide (Voir l’introduction de l’article.) Conclusion : Les pluies acides contiennent principalement de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique, mais également de l’acide chlorhydrique. Ici, on ne va s’intéresser qu’à l’acide chlorhydrique (car c’est le plus facile à obtenir en laboratoire). 2) Composition de l’acide chlorhydrique L’acide chlorhydrique est une solution aqueuse contenant des ions. Lesquels ? (Solution aqueuse car mélangée à la pluie : On ne va pas tester la présence d’eau, on le sait déjà.) Comment savoir les ions qu’on trouve dans l’acide chlorhydrique ? En réalisant les tests ! Expériences : (1) Mesure du pH. solution de solution de soude nitrate d’argent (2) Test au (3) Test à nitrate d’argent la soude Acide Acide chlorhydrique chlorhydrique Observations : (1) On mesure un pH = 1. (2) On observe la formation d’un précipité blanc. (3) Rien ne se produit.

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Extrait

 

  Chapitre 6 - Réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique     Pourquoi les pluies acides endommagent-elles les structures en fer ?(notamment les voies ferrées, les structures métalliques comme la statue de la liberté, etc.)      Hypothèse :L’acide des pluies « ronge » le fer.   Pour valider ou non notre hypothèse, il faut arriver à simuler en laboratoire l’effet des pluies acides sur le fer. Pour cela, il faut savoir en quoi consistent les pluies acides.    I. Nature des pluies acides  1) Etude d’un document   http://fr.wikipediaorg/wiki/Pluie_acide (Voir l’introduction de l’article.)    Conclusion :sulfurique et de l’acide nitrique, mais égalementLes pluies acides contiennent principalement de l’acide de l’acide chlorhydrique. Ici, on ne va s’intéresser qu’à l’acide chlorhydrique(car c’est le plus facile à obtenir en laboratoire).    2) Composition de l’acide chlorhydrique L’acide chlorhydrique est une solution aqueuse contenant des ions. Lesquels ?   (Solution aqueuse car mélangée à la pluie : On ne va pas tester la présence d’eau, on le sait déjà.) Comment savoir les ions qu’on trouve dans l’acide chlorhydrique ? En réalisant les tests !   Expériences :(1) Mesure du pH. solution de  solution de soude   nitrate d’ar ent      (2) Test au  (3) Test à  nitrate d’argent  la soude   Acide Acide   chlorhydrique chlorhydrique       Observations :(1) On mesure un pH = 1. (2) On observe la formation d’un précipité blanc. (3) Rien ne se produit.   Interprétations :(1) La solution contient des ions H + (est acide). (2) La solution contient des ions Cl - . (3) La solution ne contient pas d’ions Fe 2+ , Fe 3+ ou Cu 2+ .   Conclusion :Une solution d’acide chlorhydrique contient des ions hydrogène H + et des ions chlorure Cl - .   Chlor-hydrique ! L’acide chlorhydrique est obtenu par dissolution dans l’eau du chlorure d’hydrogène HCl, un gaz très corrosif et nocif. La solution devrait s’appeler solution de chlorure d’hydrogène, mais dans le nom on met en avant ses propriétés acides dues à la présence d’ions H + en grande quantité.     

II. Que se passe-t-il lorsqu’on mélange du fer et de l’acide chlorhydrique ?  1) Réalisation du « mélange » ; Observations  Poudre de fer Exprérience :   Pas trop d’HCl qui sera dilué ensuite pour   stopper la réaction et se débarrasser des   restes de poudre de fer.  Acide  chlorhydrique H=1     Observations : La poudre de fer « disparaît » visuellement.  Une effervescence se produit dans le tube.   Interprétations :La poudre qui disparaît, ça peut être dû à une transformation chimique : les réactifs disparaissent pour former de nouveaux produits, mais ça peut aussi être une dissolution, comme le sel dans l’eau... On ne peut pas conclure. L’effervescence observée traduit la formation d’un gaz.(voir 4 ème , conservation de la masse.)    2) Identification du gaz produit  On approche une flamme du tube à essai.     WOUAF!      On observe(pas forcément avec les yeux) une détonation  parfois appelée « aboiement », caractéristique de la présence  Solution  du gaz dihydrogène H 2 .(Détonation aigüe.)   obtenue  Effervescence   Restes de   poudre de fer       3) Nature de la solution obtenue Expérience :(1) Mesure du pH.   solution de  solution de soude   nitrate d’ar ent    (2) Test au  (3) Test à  nitrate d’argent  la soude   Solution Solution   obtenue obtenue       Observations :(1) On mesure un pH = 3. (2) On observe la formation d’un précipité blanc. (3) On observe la formation d’un précipité vert.   Interprétations :(1) La solution contient moins d’ions H + que la solution d’acide chlorhydrique. (2) La solution contient toujours des ions Cl - . (3) La solution contient des ions Fe 2+ .   Des ions H + et on a formé des ions fer (II) Feont disparu 2+ dans une solution de chlorure de fer (II).     

III. Interprétation de la réaction entre l’acide chlorhydrique et le fer 1) Critères de reconnaissance d’une transformation chimique   On étudie une transformation chimique lorsque des réactifs disparaissent pour former de nouveaux produits.   Dans notre cas, on a affaire à une transformation chimique car il y a apparition de nouveaux produits (ions fer (II) Fe 2+ , dihydrogène H 2 ) et disparition de réactifs. (On l’a montré pour les ions hydrogène H + .)   2) Bilan de la transformation Réactifs :Fer, ions hydrogène H + (dans l’acide chlorhydrique) Produits :Dihydrogène, ions fer (II) Fe 2+ (dans une solution de chlorure de fer (II))   Le fer réagit avec l’acide chlorhydrique, avec formation de dihydrogène et d’ions fer (II).   Fer + Acide chlorhydrique → Dihydrogène + Solution de chlorure de fer (II)     Fe +2H + +2Cl - →H +2Cl - + Fe 2+  

(s) (aq) (aq) 2(g) (aq) (aq)   Fe (s) + 2H aq)( + →H 2(g) + Fe )( + qa 2     Les ions chlorure Cl - sont présents en solution avant et après la transformation chimique, mais ne participent pas à la transformation chimique. On dit que ce sont des ionsecsptetasur, c’est pourquoi ils n’apparaissent pas dans l’équation de la réaction.   3) Conclusion  Notre hypothèse est-elle valable, le fer est-il « rongé »?  Lors des pluies acides sur le fer, il y a une transformation chimique dont le fer est un réactif, donc il disparaît. Il est bien « rongé » par l’acide chlorhydrique (et plus généralement les pluies acides).