C06-AE_corrosion et protection du fer - leprof

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Activité
Expérimentale 6
Corrosion et protection du fer
L'oxydation du fer représente un coût colossal pour la société.
On estime que 2% du produit mondial brut est dépensé dans cette lutte inégale de l'Homme face à la nature: un
quart de la production d'acier disparaît en effet chaque année sous forme de rouille. Comprenons les origines du
phénomène et étudions un moyen d'éviter la corrosion.
Tests préliminaires. Remplir quatre tubes à essais avec la solution 1 comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
Puis ajouter quelques gouttes de la solution 2.
Tube à essais
Solution l
Solution 2
1
2
3
4
sulfate ferreux
sulfate de zinc
soude diluée
chlorure de sodium
Fe2+(aq)+SO42-(aq) Zn2+(aq)+SO42-(aq) Na+(aq)+HO-(aq) Na+(aq)+ Cl-(aq)
ferricyanure de potassium
3K+ (aq)+Fe(CN)63-(aq))
phénolphtaléine
Expérience 1:
Dans un bécher, Introduire de l'eau du robinet, ajouter une grosse pincée de sel. Y ajouter quelques gouttes de
la solution de ferricyanure de potassium et de la solution de phénolphtaléine. Puis, y faire tremper une lame de
fer et une lame de cuivre (en les fixant fermement), reliées entre elles par un milliampèremètre.
Observer
1- Noter les changements de couleur éventuels dans les quatre tubes à essais.
2- Relever l'indication du milliampèremètre.
3- Observer l'éventuelle coloration qui intervient au niveau de chaque plaque métallique à l'échelle de quelques
minutes. Préciser la localisation de cette coloration.
Interpréter
4- Quels ions les solutions de ferricyanure de potassium d'une part, de phénolphtaléine d'autre part, permettentelles de caractériser?
5- Que signifie le passage d'un courant entre les deux lames de métal? Quel métal est oxydé? Écrire la demiéquation rédox associée à cette oxydation.
6- Ajuster la demi-équation rédox associée à la réduction du dioxygène dissous dans la solution au niveau de
l'autre métal. …O2(aq) + … H2O +... e = ... HO-.
Justifier la localisation de la couleur associée au niveau de ce métal.
7- Proposer une équation de réaction traduisant le phénomène de corrosion en milieu humide aéré.
Expérience 2 :
Enrouler autour d'un premier clou (en fer, préalablement décapé) un ruban de cuivre, et autour d'un second
clou, un ruban de zinc.
- Placer ces deux clous enrubannés ainsi qu'un clou témoin dans une boîte de pétri.
- Faire chauffer 100 mL de la solution salée d'ions ferricyanure et de phénolphtaléine et y ajouter environ 3 g
d'agar-agar. Le dissoudre en agitant
- Verser la solution précédente dans la boîte de pétri.
Observer
1- Décrire la localisation des différentes zones colorées.
Interpréter
2- Préciser dans chaque cas si le fer est oxydé. Lorsqu'il ne l'est pas, quel métal s'oxyde à sa place? Quelle
réaction se déroule alors à la surface du fer? (Le zinc est susceptible de s'oxyder en ions Zn 2+ et le cuivre en
ions Cu2+)
3- Proposer une méthode de protection du fer contre la corrosion.
Faire une recherche
Rechercher les prix moyens du fer et du zinc Quel peut être l'intérêt de protéger du fer par du zinc?
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Démarche de résolution de problème :
Toutes les régions ne sont pas égales face à la corrosion. C'est ainsi que les matériaux à base de fer sont soumis
à rude épreuve en milieu littoral (coques des bateaux, portails....), ou encore en montagne (carrosseries des
voitures notamment).
Quels sont les facteurs qui favorisent la corrosion du fer?
Matériel disponible:
- clous en fer (préalablement décapés);
- pinces pour les tordre;
- dispositif de chauffage;
- tubes à essais avec bouchons. Produits disponibles:
- chlorure de calcium anhydre;
- chlorure de sodium solide;
- solution de ferricyanure de potassium;
- solution de phénolphtaléine;
- acide chlorhydrique dilué (0,1 mol.L-1);
- eau distillée, eau du robinet huile.
1- Imaginer des pistes
Quels facteurs risquent d'être favorables au développement de la corrosion ?
2- Choisir et mettre en oeuvre une méthode
Proposer des protocoles expérimentaux permettant de prouver les hypothèses émises, les réaliser et conclure.
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