énoncé

Première S- Activité expérimentale
CH 10 SOLUTIONS ELECTROLYTIQUES
NOTIONS ET CONTENUS
- Solutions électrolytiques ou ioniques.
- Obtention d'une solution électrolytique par dissolution de solides
ioniques, de liquides ou de gaz dans l'eau.
COMPETENCES ATTENDUES
- Tests chimiques de reconnaissance des ions en solution.
- Ecrire un protocole pour obtenir une solution de concentration
donnée.
- En déduire les concentrations de chaque ion.
- Ecrire l'équation de la réaction dissolution dans l'eau d'une espèce
conduisant à une solution électrolytique.
I- MISE EN SOLUTION DE SOLIDES IONIQUES
Le chlorure de sodium
solide
Document 1 : Solides ioniques
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Un solide ionique est un solide qui est constitué de cations et
d’anions disposés de façon ordonnée dans un cristal.
La formule du solide ionique indique les proportions des cations et
d’anions de sorte à respecter la neutralité électrique.
Lorsque l’on dissout le solide ionique dans l’eau, les ions qui le
constituent sont dispersés dans la solution. On dit que les ions sont
solvatés.
Lors de la dissolution, il y a conservation de la matière et des
charges électriques.
Exemple : chlorure de sodium NaCl(s)
Equation de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau:
NaCl(s)  Na+(aq) + Cl- (aq).
Document 2 : Protocole d’une dissolution
Situation problème :
On veut réaliser une solution aqueuse de sulfate d'aluminium de concentration en soluté apporté c = 1,0.10-1 mol.L-1.
On dispose de sulfate d'aluminium solide, de formule Al2(SO4)3 ,18 H2O. (Le sulfate d'aluminium est octadécahydraté. Il y a
donc déjà 18 molécules d'eau dont il faudra tenir compte).
Matériel mis à disposition : fiole jaugée de 50mL, coupelle de pesée, spatule et balance.
Comment préparer cette solution et quelles sont les concentrations des ions obtenus en solution ?
1) Ecrire le protocole nécessaire pour obtenir 50 mL de cette solution.
Après validation du professeur, réaliser le protocole.
Données : masses molaires M en g.mol-1; Al: 27,0 ; S: 32,1 ; O: 16,0 ; H : 1,0.
2) Ecrire l'équation de la réaction de dissolution du sulfate d’aluminium.
3) En vous aidant de l’annexe 1, réaliser les tests de reconnaissance des ions qui sont apparus en solution.
4) A partir de l’équation de dissolution, trouver des relations entre les quantités de matière des différentes espèces
chimiques : n(A12(SO4)3 ), n(A13+) et n (SO42 -).
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Première S- Activité expérimentale
5) En déduire des relations entre la concentration en soluté apporté c et les concentrations molaires des ions en
solutions notées [Al3+] et [SO42 -].
6) Calculer ces concentrations.
II- MISE EN SOLUTION DE LIQUIDES
Document 3 : Précaution d’utilisation de la solution commerciale d’acide sulfurique
Situation problème :
On veut diluer 20 fois une solution commerciale d'acide sulfurique H2SO4 de concentration en soluté apporté c = 18 mol.L-1.
Comment procéder ?
Matériel mis à disposition : dispensette , fioles jaugées de 50 et 100mL, thermomètre.
1) En vous aidant du document 3 et du matériel mis à disposition, proposer un protocole de dilution de la solution
commerciale en insistant sur les précautions de la manipulation.
2) Après validation du protocole, réaliser la dilution en ayant pris soin de mesurer la température de la solution avant et
après la dilution. Que constate-t-on ?
3) L’acide sulfurique H2SO4 n’existe pas en solution car cette molécule se dissocie totalement dans l’eau en ions H3O+ et
SO42 -. Ecrire l’équation de cette dissociation.
4) En vous aidant de l’annexe 1, réaliser les tests de reconnaissance des ions qui sont apparus en solution.
5) Trouver les relations entre les quantités de matière des différentes espèces chimiques :n( H2SO4) , n(H3O+ )et n( SO42 ).
6) En déduire des relations entre la concentration c de l'acide sulfurique et les concentrations molaires des ions présents
en solution notées [H30+] et [S042- ].
III- MISE EN SOLUTION DE GAZ
Document 4 : Expérience du jet d’eau
Protocole de dissolution chlorure d'hydrogène HCl (g) dans l'eau (réalisé par le professeur) :
• Remplir un flacon de chlorure d'hydrogène gazeux HCl (travail sous hotte obligatoire).
• Fermer le avec un bouchon traversé par un tube de verre effilé maintenu fermé.
• Retourner ce flacon sur un cristallisoir rempli d'eau.
• Ouvrir l'extrémité du tube de verre.
• Observer.
1) Faire un schéma annoté de l'expérience. Noter vos observations. Comment peut-on expliquer le phénomène du jet
d'eau ?
2) Proposer les tests de reconnaissance des ions formés en solution.
3) En déduire l'équation de la réaction de la dissolution du gaz dans l’eau.
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ANNEXE : TESTS DE RECONNAISSANCE DE QUELQUES IONS
Ion recherché
Réactif
Résultat du test
ion hydroxyde B.B.T.
HOou hélianthine
Ion chlorure Cl- Solution aqueuse de nitrate d'argent (Ag+ +
NO3-)
Ion sulfate SO42- Solution aqueuse de chlorure de baryum
( Ba2+ + 2 Cl-) ou
solution aqueuse de nitrate de baryum
(Ba2+ + 2 NO3-).
Ion nitrate NO3- Cuivre + quelques gouttes d'acide
sulfurique concentré
Ion oxonium H3O+ B.B.T.
ou hélianthine
+
Ion potassium K Solution de picrate de sodium
ou Solution d'acide perchlorique
Ion calcium Ca2+ Solution aqueuse de carbonate de sodium
(2Na+ + CO32-)
ou D'oxalate d'ammonium
Ion cuivre Cu2+ Solution d'hydroxyde de sodium (soude)
(Na++ OH-)
Solution d'ammoniac
Ion sodium Na+
Ion aluminium
Al3+
ion ammonium
NH4+
Test de flamme
Solution d' hydroxyde de sodium (soude)
(Na++ OH-)
Chauffage en présence d'hydroxyde de
sodium
Réactif de Nessler
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L'indicateur coloré vire au bleu
L'indicateur coloré vire au jaune.
Précipité blanc de chlorure d'argent
AgCl(s) qui noircit à la lumière
Précipité blanc de sulfate de baryum
BaSO4(s)
Dégagement d'un gaz incolore NO qui au
contact de l'air donne un gaz roux NO2 et
coloration bleue de la solution (présence
des ions Cu2+)
L'indicateur coloré vire au jaune.
L'indicateur coloré vire au rouge.
Précipité jaune de picrate de potassium
Précipité blanc de perchlorate de
potassium
Précipité blanc de carbonate de calcium
CaCO3(s)
Précipité blanc d'oxalate de calcium
Précipité bleu d'hydroxyde de cuivre
Cu(OH)2(s)
Avec quelques gouttes, précipité bleu
d'hydroxyde de cuivre Avec un excès
solution bleu céleste
La flamme devient jaune orangé
Précipité blanc d'hydroxyde d'aluminium
A1(OH)3(s)
Dégagement d'ammoniac qui colore en
bleu foncé un papier filtre imbibé de
solution de sulfate de cuivre.
Précipité orangé
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SOLUTIONS ELECTROLYTIQUES- Matériel
Élèves :
2 tubes à essais
1 pot (poubelle)
2 béchers de 100 mL
1 bécher de 50 mL
1 agitateur de verre
1 burette de 50 mL
1 burette de 25 mL
1 compte-gouttes
Matériel filtration (entonnoir,
potence, filtre)
Bureau :
Webcam + ordi avec le logiciel de la webcam+ vidéoprojecteur
1 rétroprojecteur
2 litres de solution de sulfate de cuivre (II) de concentration
C1  0,10 mol.L1 fraîchement préparée pour remplir la burette.
1 L de solution de soude de concentration C2  1,0 mol.L1
fraîchement préparée pour remplir la burette.
Filtres pour les deux groupes (20)
Solution sulfate de cuivre pour test
Solution soude pour test
Au bureau
H2SO4 commerciale munie d’une
dispensette réglée sur5 mL
Nitrate d’argent pour test
4 tubes à essais
2 béchers, agitateur en verre
Expérience du jet d’eau avec HCl gazeux
et BBT.
Par groupe
Sulfate d’aluminium en poudre
BaCl2 0.1 M
NaOH 0.1 M
BBT ou hélianthine
Balance, spatule, coupelle
Fioles 50 et 100 mL
4 tubes à essais
Thermomètre
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