[PDF] AE 3 - La conservation des éléments chimiques

Thème : L'univers Chapitre 3 : Les atomes, constituants universels de la matière 2nd Activité expérimentale 3 1 Activité expérimentale 3 : La conservation de l'élément Fer Problématique : Lorsqu'un clou en fer reste trop longtemps à l'air libre, il rouille. Qu'arrive-t-il au fer de ce clou ? Qu'est-ce que la rouille ? S'agit-il toujours de fer ou d'un tout autre élément ? Différentes espèces chimiques pour l'élément fer - Le fer métallique, de formule Fe, est un solide gris à température ambiante. Il peut être identifié en utilisant un aimant. En effet, le fer est un métal magnétique. - L'élément fer peut aussi se retrouver sous la forme d'ions en solution dans l'eau : - L'ion fer II, de formule Fe2+, dont la solution est de couleur verte très pâle (voire incolore) - L'ion fer III, de formule Fe3+, dont la solution est de couleur orange. Ces ions en sol ution peuvent être identi fiés simpl ement en ajoutant quelques gouttes d'une soluti on d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-). Les espèces qui peuvent être obtenues sont l'hydroxyde de fer II, de formule Fe(OH)2, un solide de couleur verte, et l'hydroxyde de fer III, de formule Fe(OH)3, un solide de couleur orange. La transformation chimique On parle de transformation chimique (ou réaction chimique) lorsqu'un mélange d'espèces chimiques, appelées réactifs, évolue vers un mélange constitué de nouvelles espèces chimiques, appelées produits. ANAlyser * * * REAliser * * * * * * VALider * * * * * * COMmuniquer * * Être AUTOnome * * * Thème : L'univers Chapitre 3 : Les atomes, constituants universels de la matière 2nd Activité expérimentale 3 2 Matériel pour la séance : Verrerie et autres Solides et solutions aqueuses • 6 Tubes à essai + bouchons • 1 Entonnoir • Filtres • 1 Spatule • 4 Bécher de 50 mL • Pipettes plastiques • Papier abrasif • 1 Aimant • 1 Éprouvette de 10 mL • 1 Boîte de pétri • Fer en poudre • Lame de zinc • Solution de sulfate de cuivre (Cu2+ + SO42-) • Solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO-) • Solution de sulfate de fer II (Fe2+ + SO42-) • Solution de chlorure de fer III (Fe3+ + 3 Cl-) Protocole expérimental Étape 1 : Transformation du fer métallique - Dans un tube à essai, verser une petite spatule de poudre de fer. - Y ajouter environ 10 mL d'une solution de sulfate de cuivre. - Boucher le tube puis agiter vigoureusement pendant 1 minute environ. - Placer un filtre dans un entonnoir, le mettre sur un tube à essai propre et filtrer la solution précédemment obtenue. - Verser environ la moitié du filtrat obtenu dans un bécher propre, en prenant soin de ne pas le recouvrir. Un test d'identification de l'ion obtenu peut alors être envisagé. Étape 2 : Transformation du produit obtenu lors de l'étape 1 - Prélever quelques gouttes du filtrat obtenu précédemment et recouvrir le fond d'une boîte de pétri. - Laisser à l'air libre pendant 10 à 15 minutes. À nouveau, un test d'identification de l'ion obtenu peut être envisagé. Étape 3 : Retour au fer métallique - Dans le bécher, précédemment laissé de côté, déposer une lame de zinc que vous aurez préalablement bien décapée. - Laisser réagir pendant plusieurs minutes et observer. (Toujours replacer la lame dans le liquide) Un test final peut être envisagé afin de voir si vous avez bien récupérer du fer.

Thème : L'univers Chapitre 3 : Les atomes, constituants universels de la matière 2nd Activité expérimentale 3 3 REA Pour chacune des 3 étapes du protocole : - Les réaliser successivement (sans se préoccuper des tests d'identification pour le moment) et observer le milieu avant et après transformation. - Décrire ces observations en complétant les 3 schémas ci-dessous. Bien légender ces schémas, utiliser des couleurs pour décrire les milieux, faites des croix pour représenter les solides. ANA Grâce aux documents, imaginer et rédiger un protocole clair permettant d'identifier quels sont les ions obtenus, à l'étape 1 et à l'étape 2. REA / VAL APRÈS AVOIR MONTRER CE PROTOCOLE À L'ENSEIGNANT, le réaliser pour chaque ion à identifier, donner l'espèce formée pour chacun et conclure quant aux ions formés lors des étapes 1 et 2. ANA De la m ême mani ère, comment po urriez-vous vérifier que vous a vez bien r eformé du fe r métallique sur la lame de fer ? Effectuer le test et conclure. Thème : L'univers Chapitre 3 : Les atomes, constituants universels de la matière 2nd Activité expérimentale 3 4 VAL À partir des résultats expérimentaux, compléter le schéma ci-dessous en remplissant les cases avec les formules des espèces chimiques contenant du fer. VAL Sachant que les manipulations effectuées précédemment vous ont bien permis de former l'un des constituants de la rouille, quelle est la formule chimique de ce constituant ? Justifier. L'utilisation du sulfate de cu ivre ou de l'hydroxyde de sodium ont permis d'accélérer le proc essus de formation de la rouille. En réalité, l'ion fer II peut être obtenu de la même manière que l'ion fer III, de même que la simple présence d'humidité suffit à former la rouille à partir de l'ion fer III. Ces processus prennent simplement beaucoup plus de temps. COM Expliquer comment se forme la rouille au quotidien, en donnant toutes les étapes de sa formation. Dans le schéma que vous avez complété à la question 5, vous pouvez remarquer que quelle que soit la transformation que vous effectuez, vous avez toujours l'élément fer qui est présent. VAL Essayer de compléter la phrase suivante, dans un cas plus général où vous pourriez avoir d'autres éléments que le fer : Les éléments chimiques se .................................... lorsqu'il subissent une transformation chimique.