Interprétation : La couleur bleue qui réapparaît est dûe aux ions

SC PHYS SECONDE Thème 1- L’Univers TP 9 – page 1
TP N°9a - QUELQUES RÉACTIONS CHIMIQUES SUR L'ÉLÉMENT CUIVRE
NOTION DE CYCLE DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES
But du TP : Réaliser et comprendre quelques transformations de l'élément chimique cuivre (Cu) et bien faire la
distinction entre corps simple et élément chimique.

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1ER GROUPE – MANIPULATIONS (1-5 + SYNTHESE)
1°/ OBTENTION DE L'ION CUIVRE Cu2+. LA TRANSFORMATION Cu MÉTAL  ION Cu++.
Vous disposez d'une solution de sulfate de cuivre (ions cuivre(II) Cu2+ et sulfate SO42-). C'est avec cette
solution que vous manipulerez par la suite.
action de l'acide nitrique HNO3 sur le métal cuivre (SOUS LA HOTTE ! – PAR LE PROFESSEUR)
Le professeur peut, sous la Hotte, vous montrez une manipulation qui permet de passer du corps simple, le
cuivre métallique Cu, à l'ion cuivre Cu2+, nouvel état physique de l'élément chimique cuivre.
 Noter et décrire cette expérience à l’aide d’un dessin commenté.
2°/ TEST DES IONS CUIVRE Cu2+ : ACTION
DE LA SOUDE SUR LES IONS CUIVRE (II).
 De quelle couleur est la solution de sulfate
de cuivre ? ………………………..
 dans un tube à essai, verser 1 à 2 cm de
sulfate de cuivre, puis, verser quelques
gouttes de soude, ou hydroxyde de sodium
(Na+ + OH-) à l'aide d'une pipette.
 Notez vos observations ; le précipité
obtenu est de l'hydroxyde de cuivre (II)
dont la formule est : Cu(OH)2.
 Ecrire l'équation bilan de la réaction entre
les ions cuivre (II) et l'ion hydroxyde OH-
; les autres ions sont spectateurs.
.
(NaOH)
Ne jetez pas le contenu du tube à essais – passez à la manipulation suivante.

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3°/ DE L'HYDROXYDE DE CUIVRE (II) À L'OXYDE DE CUIVRE (II) CuO.
Chauffer ensuite légèrement le tube à essai précédent de manière régulière et uniforme, à l'aide d'un bec
bunsen.
=> Notez à nouveau vos observations. Notez bien les changements de couleur . GARDEZ LE TUBE !!
Interprétation : L'hydroxyde de cuivre (II) Cu(OH)2, s'est transformé en oxyde de cuivre noir CuO.
4°/ DE L'OXYDE DE CUIVRE (II) CuO AUX IONS CUIVRE (II) Cu2+.
Verser un peu d'acide chlorhydrique HCl dans le tube à essai précédent.
=> Notez vos observations. CONSERVEZ LE TUBE !!
Interprétation : La couleur bleue qui réapparaît est dûe aux ions cuivre (II) Cu2+ qui résultent de la
réaction entre l'oxyde de cuivre CuO et l'acide chlorhydrique.
5°/ DES IONS CUIVRE (II) Cu2+ AU CUIVRE MÉTAL Cu- ACTION DU FER SUR UNE SOLUTION DE
SULFATE DE CUIVRE.
Dans la solution précédente, placez un clou en fer
préalablement décapé
Cette petite expérience nécessite quelques
minutes pour se dérouler. MAIS IL FAUT
OBSERVER EN CONTINU !!
Après quelques minutes, retirer le clou (en
transvasant le liquide dans un autre tube à essai) et
verser quelques gouttes de soude dans le tube
contenant la solution.
 Qu'observe-t-on : dans le tube ? Quel
aspect a le clou en fer ou le morceau de
laine de fer ?
 Commencez ensuite à l’activité de synthèse : cycle de transformations du cuivre ; vous
pouvez remplir quelques cases.

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2ER GROUPE – MANIPULATIONS (6 ET 7 + SYNTHESE)
6°/ ÉLECTROLYSE D’UNE SOLUTION DE SULFATE DE CUIVRE : action du courant électrique sur le
déplacement des ions ou comment récupérer du métal…
 dans un tube en U, versez de la solution de sulfate de cuivre.
 Placez les deux électrodes de graphite dans le tube et reliez ces électrodes aux pôles + et – d’un
générateur continu délivrant une tension de 24 volts.
 Fermez le circuit et attendre plusieurs minutes
 Faire un dessin soigné du dispositif ;
 Observez ce qui se passe que chacune des électrodes et indiquez sur laquelle le métal cuivre
réapparaît.
Dessin :
7°/ RÉDUCTION DE L'OXYDE DE CUIVRE (CuO) PAR LE CARBONE (C) : Une opération de base de la
préparation des métaux
 Dans un tube à essai, on place un mélange de CuO et de C (mélange
déjà réalisé ou à préparer).
 Notez la couleur du mélange et observez quelques grains de ce
mélange.
 Munir le tube à essai d'un tube à dégagement et remplir à moitié un
second tube à essai avec de l'eau de chaux. Faire barboter le tube à
dégagement dans l'eau de chaux.
Question : A quoi sert l'eau de chaux ?
 Faire chauffer sur un bec Bunsen (flamme bleue - combustion complète). Au bout d'un certain temps, le
mélange CuO+C devient incandescent ; écarter le tube de la flamme; laisser se développer l'incandescence
jusqu'au bout.
 Laisser refroidir le tube ; puis recueillir sur un morceau de papier blanc, le contenu du tube à essai. En
observer la couleur et les détails :

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Interpréter l'expérience :
- Faire le bilan des espèces chimiques AVANT (réactifs) et APRÈS (les produits de) la réaction. L’eau de chaux
est-elle un réactif de cette expérience ? Expliquez.
- Écrire et équilibrez l'équation-bilan de la réaction :
- Qu'est devenu le carbone présent dans le mélange ?
- APPLICATION 1 : Passez à la synthèse (partie 2) ; vous pouvez remplir quelques cases…. A vous de
réfléchir (le reste sera fait la semaine prochaine).
- APPLICATION 2 : On peut schématiser ce type d’expérience par :
OXYDE DE MÉTAL1 + CARBONE  MÉTAL1 + DIOXYDE DE CARBONE
Cette réaction est à la base de la métallurgie, c’est-à-dire de la préparation des métaux.
Le fer possède dans la nature 3 oxydes : FeO (Wüstite), Fe2O3 (hématite) et Fe3O4 (la magnétite).
 Ecrire pour chacun de ces oxydes de fer, l’équation chimique correspondant à l’écriture symbolique ci-
dessus.