HGT - SCB Chimie UAA2 AUTEURS : Caroline Destrée, Pascale Sartiaux Fiche d’expérience 5 Combustion des métaux et des non-métaux Ces expériences nécessitent une hotte mais peuvent être réalisées par les élèves moyennant le respect de certaines précautions (voir l’analyse de risques) : dans ce cas, les points 3, 4 et 5 leur sont destinés. 1. Objectifs de l’expérience Grâce à la série de manipulations ci-dessous, les élèves découvrent ce qu'est une réaction chimique d'un point de vue macroscopique (un phénomène macroscopique est un phénomène dont nous pouvons observer certaines caractéristiques à l'œil nu). 2. Description générale Les métaux comme les non-métaux peuvent réagir avec l’oxygène si l’énergie nécessaire à la réaction leur est fournie. Les expériences présentées ci-dessous montrent les phénomènes de combustion ainsi que la possibilité de déterminer à quelle catégorie de composés appartenait le réactif de départ. (métal ou non-métal) 3. Matériel et produits - du magnésium en ruban fleur de soufre réduite en poudre de l’eau déminéralisée cuillère à combustion bec bunsen baguette en verre 2 berlins de 250 ml Bleu de bromothymol Papier pH Lunettes de soleil à indice UV élevé pour chaque élève 4. Procédure (a) - Prélever dans une coupelle métallique ou une cuillère à combustion de la poudre de soufre Sous la hotte, introduire la coupelle dans la partie oxydante de la flamme d’un bunsen. Le soufre fond puis brûle avec une flamme bleue. Une épaisse fumée accompagne cette combustion. Dès que la fumée apparaît, introduire la coupelle dans un berlin contenant une dizaine de mL d’eau déminéralisée et fermer le Berlin. 1 Document1 - Retirer la coupelle contenant le soufre fondu et la laisser sous la hotte (attention ! ne pas faire couler le soufre dans l’eau). Dissoudre les fumées dans l’eau en agitant. La solution (a) est analysée : Quelques gouttes de bleu de bromothymol sont ajoutées. La solution devient : ……………………………….. (couleur) On dépose une goutte de la solution sur un cm de papier indicateur. Le papier vire au : …………………………………… (couleur) (b) - Lier un morceau de ruban de magnésium (environ 5 cm) autour de l’extrémité d’une tige de verre. - Introduire le morceau de magnésium dans la flamme éclairante d’un bunsen. La combustion s’accompagne d’un éclair et de l’apparition d’une substance blanche. - Dissoudre un peu de cette substance dans une dizaine de mL d’eau déminéralisée contenue dans un berlin. La solution (b) est analysée : Quelques gouttes de bleu de bromothymol sont ajoutées. La solution devient : …………………………………. (couleur) On dépose une goutte de la solution sur un cm de papier indicateur. Le papier vire au : ……………………………………... (couleur) Tubes témoins Dans deux tubes à essais, introduire quelques mL d’une solution acide (HCl dilué) et quelques mL d’une solution basique (NaOH dilué). Dans chacun des tubes témoins, ajouter quelques gouttes de bleu de bromothymol. Comparer vos solutions à celles des tubes témoins. En (a), la solution est : ……………………………. En (b), la solution est : …………………………….. 5. Analyse de risques / sécurité La réalisation d’expériences en particulier en chimie suppose le respect d’un certain nombre de règles permettant à chacun, élèves et professeur, de vivre ces séances de laboratoire dans les meilleures conditions de sécurité. Pour chaque local où se déroulent de telles expériences, existe un règlement de laboratoire, approuvé par le Conseiller en Prévention. Il sera signé par le chef d’établissement, le professeur, l’élève et ses parents/responsables. Chaque élève a une bonne connaissance de ce document. 2 Document1 Analyse de risques Phases Avant (Professeur) Points-clés Organisation de la classe Sources de danger ou nature du risque Les déplacements des élèves Afin de limiter les déplacements, installer des postes de travail avec tout le matériel nécessaire pour le groupe. Prévoir et installer le matériel pour chaque groupe. Utiliser des gants. Lors de la combustion du soufre, des fumées seront produites. Brûlures La combustion du magnésium provoque une lumière blanche intense et la production de rayons UV. Brûlures, trous dans les vêtements Réaliser les expériences sous la hotte. Préparation des solutions d’acide chlorhydrique et de sulfate de cuivre. Pendant Combustion du soufre (Professeur et élèves) Combustion du magnésium Manipulation de solutions d’HCl et de NaOH Après (Professeur et élèves) Evacuation des déchets et nettoyage du laboratoire Mesures de prévention préconisées Porter des lunettes de soleil anti UV. Utiliser des gants. Stocker dans un container prévu pour ce type de solutions. Les évacuer selon les normes. Informations sur les réactifs L'hydroxyde de sodium, appelé également soude ou soude caustique, est un solide ionique de formule chimique NaOH. Il se présente généralement sous forme de pastilles, de paillettes ou de billes blanches, corrosives et hygroscopiques. Même avec l’emploi de solution diluée, des brûlures peuvent survenir. L'acide chlorhydrique est une solution aqueuse ayant pour solutés des ions de type oxonium et des ions chlorure. On peut l’obtenir par dissolution dans l’eau du chlorure d’hydrogène qui est un gaz. Même avec l’emploi de solution diluée, des brûlures peuvent survenir. 3 Document1 6. Développements attendus principalement visés Décrire une transformation chimique sous forme d’une équation moléculaire (C3). L’élève identifie et décrit les réactifs et les produits intervenant dans une transformation chimique. Il leur associe une formule chimique et modélise le phénomène en écrivant et en pondérant l’équation chimique correspondante. Traduire en une équation chimique un phénomène chimique montré ou décrit (T2). L’élève écrit l’équation chimique traduisant le phénomène observé en utilisant les formules chimiques mises à sa disposition. Ensuite, il pondère l’équation. 7. Bibliographie HAUTIER, P., TOUBEAU, J., Fiche d’expérience pour le 2e degré, Congrès des Sciences, Liège 2014 4 Document1