Phénomènes ioniques Objectif 2 : Les propriétés des acides, des
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École la Magdeleine Sciences physiques 416-436 Module 3 Phénomènes ioniques Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 Objectif 2 : Les propriétés des acides, des bases et des sels Objectif 416 436 intermédiaire 2.1 X X 2.2 X X 2.3 X X 2.4 X X 2.5 X 2.6 X 2.7 X X 2.8 X 2.9 ENR. 2.10 X X 2.1 Contenu Propriétés caractéristiques des acides, des bases et des sels Manifestation des propriétés à la suite d’expériences Formules moléculaires d’acides, de bases et de sels Justification de la nécessité des produits de consommation Liens ioniques et covalents Formules moléculaires et charges ioniques Électrolytes et non-électrolytes Propriétés électrolytiques d’une solution Ionisation de la matière et technologie Effet de sels non neutres en solution Identifier, à la suite d’une expérience, les propriétés qui servent généralement à classer les acides, les bases et les sels neutres en solution aqueuse. 1. Tu dois vérifier si ton eau de piscine est acide, basique ou neutre et on ne te permet d’effectuer qu’un seul test. Lequel choisiras-tu ? 2. Tu remarques que suite à la dernière pluie, l’eau de ta piscine est devenue acide. Quel groupe de substance dois-tu y ajouter pour la neutraliser ? 3. Parmi les substances suivantes, identifie s’il s’agit d’un acide (A), d’une base (B) ou une substance neutre (N). Test au papier tournesol Substance (solution aqueuse) Rouge Bleu Rouge Rouge Acide citrique Bleu Bleu Ammoniaque Rouge Bleu Tétraoxosulfate de Ca Rouge Rouge Acide acétique (vinaigre) Bleu Bleu Nettoyant à vitre Rouge Bleu Trioxonitrate de sodium Rouge Rouge Boisson gazeuse Rouge Rouge Vitamine C 1 Nature Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 4. Sur le schéma ci-dessous, identifie si la saveur est acide, basique ou salée dans la région de la langue appropriée. 1 : saveur amère 2 : saveur aigre 3 : saveur salée 5. Pour chacune des substances suivantes, indiquer le numéro de la zone de la langue qui serait la plus sensible. a) Eau de mer e) Bière b) Vinaigrette f) Lait c) Savon g) Pamplemousse d) Larmes h) Cacao 6. Dans les régions granitiques, l’eau du robinet attaque les canalisations métalliques. a) Quelle est la caractéristique de cette eau ? b) Le problème ne se pose pas dans les régions calcaires. Pourquoi ? 7. Explique pourquoi nos monuments en calcaires sont plus endommagés que nos édifices en marbres lors des pluies acides. 2 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 8. Indique si chacune des solutions suivantes contient un acide (A), une base (B) ou un sel neutre (SN). a) Conduit l’électricité, bleuit le papier tournesol rouge, n’a pas d’effet sur le magnésium. b) Conduit l’électricité, a une texture visqueuse, n’a pas d’effet ni sur le papier tournesol bleu ni sur le magnésium. c) Conduit l’électricité, rougit le papier tournesol bleu, dégage du dihydrogène en présence de magnésium. d) Conduit l’électricité, n’a pas d’effet sur le papier tournesol et ne réagit pas en présence du magnésium. 9. On trempe un bout de papier tournesol mauve dans une solution inconnue. Le papier tournesol ne change pas de couleur. La solution contient est nécessairement un sel. Vrai ou faux ? Explique. 10. Pourquoi les agriculteurs étendent-ils de la chaux sur leur champ ? 11. Si on suppose que la réaction entre un acide et une base produit un sel et de l’eau, quelle propriété ne devrait pas être modifiée par cette réaction de neutralisation ? 2.3 Distinguer, à l’aide de leur formule moléculaire, des acides, des bases et des sels. 1. Les questions suivantes portent sur les acides. a) Quelle est la règle principale à suivre pour reconnaître un acide par sa formule? b) Quelle est l’exemption à cette règle ? 2. Les questions suivantes portent sur les bases. a) Quelle est la règle principale pour reconnaître une base ? b) Que dois-tu t’assurer de vérifier dans la formule pour t’assurer qu’il ne s’agit pas d’un alcool ? 3 Module 3 : Phénomènes ioniques 3. Les questions suivantes concernent les sels. Objectif 2 a) Par quoi doit commencer la formule d’un sel ? b) Quel est le seul radical positif ? c) Par quoi doit se terminer la formule d’un sel ? (2 réponses) 4. Parmi les formules suivantes, indique s’il s’agit d’un acide (A), d’une base (B), d’un sel (S) ou d’un autre type de substance (X). a) b) c) d) e) k) l) m) n) o) p) q) r) HCl NaOH NaCl H2CO3 CH3CH2OH BaI2 Sr(OH)2 C5H7O5COOH PCl3 Al2(CO3)2 CH3OH (NH4)2S Mg(OH)2 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ f) g) h) i) j) s) t) u) v) w) x) y) z) CCl4 Ca(NO3)2 H2SO4 Ca(OH)2 NH4Cl CO2 H 2O Al(OH)3 C3H8 HCH3COO NH4OH S8 H3PO4 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ 5. Parmi les substances suivantes, indique la formule moléculaire et s’il s’agit d’un acide (A), d’une base (B), d’un sel (S) ou d’un autre type de substance (X). a) Bromure d’hydrogène _________________________ _____________ b) Octohydrure de tricarbone _________________________ _____________ c) Hydroxyde de lithium _________________________ _____________ d) Trifluorure d’aluminium _________________________ _____________ e) Oxyde de calcium _________________________ _____________ f) _________________________ _____________ g) Iodure de potassium _________________________ _____________ h) Ammoniaque _________________________ _____________ i) Eau _________________________ _____________ j) Gaz carbonique _________________________ _____________ _________________________ _____________ Sulfure de diammonium k) Hydroxyde d’ammonium 4 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 2.4 Justifier la nécessité de produire divers acides, bases et sels en se référant à leurs propriétés et à leurs utilisations. 1. Place les produits suivants au bon endroit. HCl, H3PO4, HNO3, H2SO4, NH4OH, Ca(OH)2, KOH, NaOH, NaCl, NaHCO3 Je fournis des H+ et j’entre dans la composition des phosphates (engrais) On m’appelle potasse. Je sers à faire des savons doux. Je fournis des H+ et on m’utilise pour fabriquer le TNT (explosif). C’est moi la petite vache. Je suis un sel basique. On m’appelle soude caustique. Je contiens du sodium et j’entre dans la composition des savons. Je suis une base qui sert à fabriquer le mortier et le plâtre Je contiens un radical sulfate et on m’utilise dans les batteries d’automobiles Sans moi les mets seraient fades. Je suis l’hydroxyde d’ammonium, je suis une solution basique. Je sers à nettoyer les vitres par exemple. Je suis un acide et j’entre dans la composition du chlorure de polyvinyle (plastique). 5 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 2. Pourquoi doit-on protéger sa peau et ses cheveux lorsqu’on utilise un nettoyant en aérosol pour le four ? 3. Lorsqu’une solution acide est diluée dans de l’eau, une quantité considérable de chaleur est produite. Qu’est-ce qui est le plus sécuritaire : diluer de l’acide en ajoutant une petite quantité d’acide à beaucoup d’eau ou ajouter de l’eau à de l’acide ? Justifie. 4. Au printemps 1990, dans la région de Québec, un camion transportant de l’hydroxyde de sodium en phase liquide se renversa accidentellement laissant échapper son contenu très corrosif sur la route. a) Quelle était la nature du produit renversé ? b) Comment aurais-tu procédé pour contrecarrer les effets de ce produit ? 5. Pourquoi ne faut-il jamais mélanger un nettoyant à cuvette avec un javellisant hypochloreux ? 6. Pourquoi conserve-t-on les cornichons, les betteraves, les oignons et les langues de porcs (alouettes) dans le vinaigre ? 7. Pourquoi les carreaux de céramique sont-ils tellement utilisés dans la cuisine et dans la salle de bain ? 6 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 2.2 Déterminer, à la suite d’une expérience, la condition nécessaire pour que les propriétés des acides, des bases et des sels soient perceptibles. 2.7 Distinguer, à la suite d’une expérience, les substances électrolytiques. 1. Nomme les trois conditions nécessaires pour qu’une substance puisse conduire le courant. 2. Les questions suivantes portent sur les ions. a) Qu’est-ce qu’un ion ? b) Quelle est la différence entre un anion et un cation ? 3. Quel nom porte l’électrode vers laquelle se dirigent les cations ? 4. Quel nom porte l’électrode vers laquelle se dirigent les anions ? 5. Vrai ou faux ? Les charges négatives sont les seules particules mobiles dans le courant électriques. Justifie. 6. En solution aqueuse les acides, les bases et les sels conduisent le courant électrique. Comment appelle-t-on les substances qui présentent cette propriété ? 7. Sous quelle forme doit se trouver les acides, les bases et les sels pour que vous puissiez vérifier expérimentalement leurs propriétés caractéristiques ? 8. Quelle est la différence entre un électrolyte et une solution électrolytique ? 9. Quels types de substance peuvent être des électrolytes ? 10. Encercle parmi les formules suivantes celles qui représentent un électrolyte. a) b) c) d) e) Ca(OH)2 SO3 NaBr CH4 NH3 f) g) h) i) j) HNO3 LiF HBr CS2 C3H8 7 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 8 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 11. On branche un ampèremètre sur un détecteur de courant. On teste par la suite quatre solutions aqueuses (A, B, C et D). On obtient les résultats suivants : IA = 3 A IB = 0 A IC = 0,01 A ID = 1 A a) Quelles solutions sont des électrolytes ? b) Classe les solutions électrolytiques par ordre croissant de force électrolytique. 12. La quantité de sel requise quotidiennement par l’organisme est inférieur à 0,5 g. Pourtant, en Amérique du Nord, chaque personne consomme 10 g à 15 g de sel par jour, en moyenne. Y a-t-il un lien entre ces données et le fait qu’on peut s’électrocuter en urinant sur un appareil électrique ? Expliquer. Section 436 2.5 Distinguer les liens ioniques des liens covalents. 1. Décris ce qu’est un lien ionique et donne un exemple. 2. Décris ce qu’est un lien covalent et donne un exemple. 3. Les molécules unies par des liens ioniques sont formées par quel(s) groupe(s) d’atomes ? 9 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 4. Les molécules unies par des liens covalents sont formées par quel(s) groupe(s) d’atomes ? 5. Encercle les substances ioniques. a) b) c) d) KI O2 SrCl2 PH3 e) f) g) h) Li2S NaBr MgS CH4 6. Dans les trois cas suivants, identifie le receveur d’électrons. a) NaCl b) Al2S3 c) MgF2 7. Indique si les éléments suivants forment des liaisons ioniques (I) ou covalentes (C). Justifie ta réponse. Atomes Lien (I ou C) Justification a) Li et Br b) Ca et S c) N et O d) S et I e) Te et Cl f) K et F g) H et Cl h) C et O 10 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 2.8 Expliquer à l’aide de la théorie de la dissociation ionique, la propriété électrolytique d’un soluté. 8. Décris ce qui se passe dans une molécule lors d’une dissolution ionique. Justifie à l’aide d’un dessin. 9. Décris ce qui se passe dans une molécule lors d’une dissolution covalente. Justifie à l’aide d’un dessin. 10. Les électrolytes sont-ils des substances unies par des liens ioniques ou covalents ? Explique. 11. Écris sous forme d’équation la dissolution des deux substances suivantes. a) sucre (C12H22O11) b) sel de table (NaCl) 12. Quelle est la différence entre un électrolyte fort et un électrolyte faible ? 13. En utilisant les ions, explique pourquoi certaines solutions conduisent mieux le courant que d’autres. 11 Module 3 : Phénomènes ioniques 14. Coche les cases appropriées dans le tableau suivant. Nom Formule Objectif 2 Présence d’un lien ionique ? Oui Chlorure d’argent AgCl Benzène C6H6 Hydroxyde de potassium KOH Acide nitrique HNO3 Acide surlfurique H2SO4 Éthanol C2H6O Dihydroxyde de cuivre Tétrachlorure de carbone Glucose Dichlorure de fer Non Oui Non Cu(OH)2 CCl4 C6H12O6 FeCl2 Carbonate de baryum BaCO3 Dibromure de magnésium MgBr2 Toluène Substance électrolytique? C6H5CH3 15. À l’aide de la théorie de la dissociation ionique, explique pourquoi, à concentration égales, l’hydroxyde de sodium (NaOH) rend l’eau fortement conductrice alors que le vinaigre (CH3COOH) ne la rend que faiblement conductrice. 16. Encercle les propositions qui sont vraies ? a) Un électrolyte fort est un électrolyte qui se dissout bien dans l’eau. b) Un électrolyte fort est un électrolyte qui, lorsqu’il est dissout dans l’eau, fournit une forte concentration en cation et en anions. c) Un électrolyte est faible s’il se dissocie en ions dans une petite proportion. d) Si l’on dissout une substance dans l’eau et qu’on ne trouve pas d’ions dans cette solution, la substance est un non-électrolyte. 12 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 2.6 Écrire à partir des charges ioniques, la formule moléculaire de divers composés. 1. Quelle est la charge de chaque ion dans les composés suivants ? a) CaBr2 e) Li2S b) KCl f) SrBr2 c) AlF3 g) MgS d) Na3P h) Al2S3 2. Dans les composés suivants, identifie seulement la charge du radical. a) CaSO4 d) Mg(OH)2 b) H2CO3 e) Al(NO3)3 c) Sr3(PO4)2 3. Donne les formules moléculaires des composés constitués des ions suivants. a) Al 3+ b) Ba et F 2+ - et S 2- e) Sr 2+ et PO4 3- f) Na + et ClO4 - 2+ c) Li + et SO4 2- g) Mg d) H + et CO3 2- h) Al 3+ et S 2- et CO3 2- 4. Quelle sera la charge des radicaux suivant ? a) ClO4 si Cl = 7+ et O = 2- b) PO4 si P = 5+ et O = 2- c) SO4 si S = 6+ et O = 2- d) C2O5 si C = 4+ et O = 2- 5. Sachant que l’oxygène a toujours une charge de -2, donnez la charge de : a) B dans BO33- b) S dans SO42- c) Cr dans Cr2O72- 13 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 2 6. Quel est le radical dans NH4Cl ? a) NH4- b) NH4+ c) NH44+ d) NH44- 7. Dans le radical NO3-, quelles charges peut-on attribuer respectivement à N et O ? a) -5 et +2 b) +1 et -3 c) -1 et +3 d) +5 et –2 d) MgOH2 8. Quel composé se forme avec l’ion Mg2+ et le radical OH- ? a) MgOH b) Mg2OH c) Mg(OH)2 2.10 Analyser, à la suite d’une expérience l’effet de sels non neutres en solution aqueuse sur le papier de tournesol. 1. À l’aide des formules suivantes, identifie la nature des substances suivantes. I) II) III) IV) NaHCO3 Na2CO3 Na2SO4 NaHSO4 2. Pour confirmer tes prévisions, tu dissous chacune des substances dans l’eau et tu plonges dans chaque solution un papier tournesol. Tu obtiens les résultats suivants. Substance Papier tournesol I) NaHCO3 Bleu Conductibilité électrique Oui II) Na2CO3 Bleu Oui III) Na2SO4 Aucune réaction Oui IV) NaHSO4 Rouge Oui Que dois-tu conclure de cette expérience ? 14 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 Objectif 3 Concentration des solutions aqueuses. Objectif 416 436 intermédiaire 3.1 X X 3.2 X X 3.3 X 3.4 ENR. 3.5 X 3.6 X 3.7 X 3.8 X 3.1 Contenu Préparation de solution à une concentration donnée Dilution Le concept de mole Le nombre d’Avogadro La molaire d’une substance Solution de concentration molaire donnée Loi de la concentration d’une solution Exercices numériques L’élève sera capable de préparer une solution aqueuse de concentration donnée. 1. Inscris le terme correspondant à chacune des définitions suivantes : a) Synonyme de mélange homogène : __________________________________________ b) Constituant le plus abondant d’un mélange homogène : _____________________ c) Constituant le moins abondant d’un mélange homogène : ___________________ 2. Pour chacune des solutions suivantes, encercle le solvant et souligne le soluté. a) Le vinaigre est constitué de 5 % d’acide acétique et de 95 % d’eau. b) L’eau de la mer Morte renferme 270 g de sel par litre d’eau. 3. Convertis les quantités de la colonne de gauche dans les unités demandées : Unités de départ Conversion 400 ml L 3,5 kg g 5g mg 2 g/ml g/L 4,7 g/ml mg/ml 5,6 mg/ml g/L 7 g/ml g/cm3 15 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 4. Définis la concentration d’une solution. 5. Comment calcule-t-on la concentration d’une solution ? 6. Calcule la concentration des solutions suivantes : a) Un litre d’acide chlorhydrique concentré renferme 584 g de HCL dissous. b) Le plasma sanguin renferme 0,8 mg de glucose par ml. c) Deux litres d’eau minérale renferment 13 mg de sodium dissous. 7. Une solution a un volume de 200 mL et une concentration de 6 g/L. Calcule la masse du soluté. 8. Une solution contient 0,8 g de soluté et sa concentration est de 3,2 g/L. Quel est le volume de cette solution ? 9. Complète le tableau suivant en calculant la masse de soluté à peser et le volume final de la solution. Solution à préparer Masse du soluté à peser Volume final de la solution 300 mL à 5 g/L 1,5 L à 10 g/L 650 mL à 3 g/mL 10. Laquelle des solutions suivantes est la plus concentrée ? Justifie. 1L 1L 2L A B C 16 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 11. Dans les 2 cas ci-dessous, on veut préparer trois solutions de même concentration. a) Représente le nombre requis de molécules dans les solutions B et C. 1L 0,5L A 2L B C b) Indique le volume des solutions B et C, si elles ont la même concentration que la solution A. 1L A B C 12. Le tableau ci-dessous donne la teneur en sels de différentes eaux. Convertis les concentrations en g/L et classe les eaux par ordre croissant de concentration. Concentration en sel Eaux Unités diverses Atlantique 2,8 x 104 mg/L Mer Caspienne 13 mg/ml Grand Lac Salé 41 g/200 ml Méditerranée 3,9 x 10-2 g/ml Mer Noire 35 g/2 L g/L Classement (1=moins concentré 5=plus concentré) 13. Vrai ou faux. Si une solution a une concentration de 6 % (m/V), cela signifie qu’elle contient 6g dans 100 mL de solution. Justifie. 17 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 14. On obtient 100 mL de solution A en dissolvant 10,0 g de NaCl dans l’eau. On prépare 100 mL de solution B par dissolution de 20,0 g de NaCl dans l’eau. a) Laquelle des deux solutions est la plus concentrée ? Justifie la réponse. b) Calcule la concentration en pourcentage des solutions A et B. 15. Complète le tableau suivant sachant qu’il s’agit d’une solution de sucre dans l’eau. La concentration est exprimée en grammes de soluté pour 100 g de solution. Concentration de la solution (%) 10 Volume de soluté (mL) Volume de solvant (mL) 10 5 1 200 2 5 3.2 Volume de solution (mL) 95 Diluer, à une concentration donnée, une solution de concentration inconnue. 1. Tu dilues une solution de 60 ml pour obtenir 100 ml d’une solution à 8 % (m/V). Quelle était la concentration initiale de la solution ? 2. Tu disposes de 200 ml d’une solution à concentration 6,0 g/L. Quel volume de solution obtiens-tu si tu dilues ta solution afin d’obtenir une concentration de 2,4 g/L ? 3. Tu es en possession de 200 ml d’une solution à 6,0 g/L et tu désires préparer, à partir de cette solution, 100 ml d’une solution à 1,5 g/L. Quel volume de la solution initiale dois-tu utiliser pour ne pas gaspiller de solution ? 4. Pour préparer un punch, tu utilises 200 ml de rhum dont la concentration est de 40% en alcool. Tu ajoutes 2 litres de jus de fruits. Quelle est la concentration en alcool de ton punch ? 18 5. Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 On prépare l’eau de Javel à partir d’un soluté appelé hypochlorite de sodium (NaClO). Quel volume d’eau ajouterais-tu à 60 ml d’eau de Javel à 4% (m/V) pour quelle ne soit plus qu’à 3 % (m/V) ? 6. On ajoute 400 ml d’eau à 25 ml d’une solution de concentration 4g/L. Quelle sera la nouvelle concentration ? 7. Vous voulez préparer 270 ml de solution de concentration 5g/L mais la technicienne de laboratoire dispose d’une solution de 18 g/L. Que dois-tu faire ? 8. Maxime a utilisé 250 mL d’une solution de concentration inconnue pour préparer 500 ml de solution 2,5g/L. Quelle était la concentration de cette solution inconnue? 9. Quelle quantité de sel doit-on peser pour préparer 100 ml d’une solution de concentration 5 g/L ? 10. Quelle quantité de vinaigre doit-on mesurer pour préparer 250 ml de solution à 1% si la concentration du vinaigre commercial est 5% ? 11. Tu disposes d’une bouteille de 200 ml de concentré de chocolat liquide à 350 g/L. Tu veux préparer un verre de lait au chocolat de 250 ml dont la concentration est de 20 g/L. Comment vas-tu procéder? 12. La compagnie « Dents jaunes » prépare de la pâte à dent au fluorure. La concentration du fluorure est de 0,2 % (m/V). Quelle masse de fluorure contient un tube de pâte à dent de 75 ml ? 13. Quelle sera la nouvelle concentration de 500 mL d’eau de chaux Ca(OH)2 à 1 g/L si on lui ajoute 300 ml d’eau ? Donne ta réponse en g/L. 19 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 14. Comment prépare-t-on 30 ml de solution à 10 g/L à partir d’une solution à 15 g/L ? 15. Comment prépare-t-on une solution à 4 % (V/V) à partir de 20 mL d’une solution à 5 % (V/V)? 16. Transforme la concentration de 48 g/L en % (m/V). 17. On a une solution 10 % (V/V). a) Quel volume de cette solution serait nécessaire à la préparation de 500 ml d’une solution à 4 % (V/V) ? b) Combien d’eau faudrait-il ajouter ? 18. Tu prélèves 200 ml d’une solution d’acide acétique de concentration 40 % (V/V). Tu ajoutes 300 ml d’eau pour diluer cette solution. Calcule la concentration finale de votre solution d’acide acétique. 19. Tu possèdes 50 mL d’une solution d’acide chlorhydrique 15 % (V/V). Tu ajoutes 100 mL d’eau. Quelle sera la concentration finale de ta solution ? 20. Pour financer tes cours de conduite, tu décides de vendre de la limonade au coin de ta rue. Pour préparer ton produit, tu ajoutes 12 boîtes d’eau de 250 mL à 4 boîtes de concentré 100 % de limonade de 250 mL. a) Quelle est la concentration de la limonade que tu vas vendre ? b) Si le concentré de limonade coûte 0,50 $ pour chaque boîte et que tes cours de conduite te coûtent 450 $, combien devras-tu vendre les verres de 250 mL de limonade ? 20 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 On distille 500 ml d’eau salée dont la concentration est de 50 g/L. Quelle quantité de sel pourra-t-on récupérer ? Rep :25g 21. Section 436 3.3 3.4 3.5 Associer le concept de la mole à une mesure d’une quantité de matière. Associer le concept de mole au nombre d’Avogadro. Associer le concept de la mole à une mesure de la masse molaire d’une substance. 1. Qu’est-ce qu’une mole ? 2. Quel est le chiffre associé au nombre d’Avogadro ? 3. Combien d’atomes de chaque sorte trouve-t-on dans : 4. 5. a) N2H4 b) C12H22O11 c) Ca(NO3)2 d) CH3COOH Combien de moles d’atomes de chaque sorte sont contenues dans : a) 1 mole de CO2 Rep:033 =C 0.66=O b) 5 moles de H2SO4 Rep: H= 1.42 S= 0.71 O=2.84 c) 30 moles de Ca(OH)2 Rep: Ca= 10 O= 10 H= 10 Combien de molécules y a-t-il dans les exemples suivants? a) 1 mole de H2O Rep: 6,02x1023 molécules b) 3 moles de NH3 Rep:1.806x1024 molécules c) 50 moles de CH4 Rep: 3.01 x1025 molécules 6. Combien de moles d’atomes y a-t-il dans 6,02 x 1024 atomes ? Rep : 10 mol 7. Combien d’atomes y a-t-il dans 0,010 mole d’atomes ? Rep : 6.02x1021 atomes 8. Combien y a-t-il de moles d’atomes dans 3,01 x 1022 atomes ? Rép : 0.05 mol 9. Combien d’atomes d’oxygène y a-t-il dans 1,00 x 103 moles d’atomes d’oxygène ? Rép : 60.2x1026 atomes 21 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 10. Quelle est la masse molaire atomique des éléments suivants ? Rép : Directement dans le tableau périodique 11. 12. 13. a) Na e) Ne b) Fe f) Mg c) Cl g) Pb d) Al h) C Détermine le nombre de mole(s) d’atomes que représentent : a) 140 g d’azote = 10 mol d) 254 g d’iode=2mol b) 6,35 g de cuivre =0.01mol e) 95 g de fluor=5mol c) 10 g de calcium=0.25mol f) 80 g d’argon=2mol Quelle est la masse molaire des molécules des substances suivantes? a) Eau e) Gaz carbonique b) Chlorure de sodium f) Dioxygène c) NH4OH g) Al2(SO4)3 d) CH3CH2COOH h) Al2O3 Calcule le nombre de mole(s) de molécules que représentent : a) 220 g de gaz carbonique e) 795 g d’oxyde de cuivre b) 180 g d’eau f) 7,45 g de chlorure de potassium c) 5,85 g de chlorure de sodium g) 850 g de NaNO3 d) 40 g d’oxyde de magnésium h) 6,3 g de HNO3 22 Module 3 : Phénomènes ioniques 14. Objectif 3 Quelle est la masse de : a) 5 moles de molécules de paraffine C25H52 ? b) 2 moles de molécules d’aspirine CH3COOC6H4COOH ? c) 4 moles de molécules de nitroglycérine C3H5(NO3)3 ? 15. Combien de moles d’atomes de P y a-t-il dans 18,58 g de cet élément? 16. Combien de moles de molécules de CaCO3 y a-t-il dans 50 g de ce composé? 17. Combien de moles de molécules de C3H4 y a-t-il dans 55 g de cette substance? 18. Combien y a-t-il de moles atomes dans 4,0 g de calcium ? 19. Combien de moles d’atomes de chaque sorte y a-t-il dans 170 g de NaNO3? 20. Combien d’atomes d’oxygène y a-t-il dans 33,1 g de dinitrate de plomb (Pb(NO3)2 ) ? Section 436 3.8 Résoudre des exercices numériques portant sur des grandeurs physiques qui caractérisent une solution. 1. Qu’est-ce que la molarité ? 2. Quel est le symbole de la molarité ? 23 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 3. Quelle est l’unité de la molarité ? mol/l ou M 4. Exprime les quantités suivantes de deux façons différentes : a) Une concentration molaire de 3. Rep: 3M ou 3mol/1l b) Une concentration 5 molaires. Rep: 5M ou 5mol/1l 5. Quelle formule permet d’exprimer la concentration molaire volumique ? Rep : C = n/v 6. Ordonne par ordre croissant les concentrations suivantes : 7. a) 2,0 moles de soluté dans 1 litre de solution. b) 1,5 moles de soluté dans 0,5 litre de solution. c) 6,0 moles de soluté dans 10 litres de solution. Complète le tableau suivant : Quantité de soluté En En g moles Soluté Masse molaire (g/mol) NaOH 40 3 120 KCl 74.55 8 596.4 KOH 56.11 2 112 HBr 80.91 1 81 0,5 M 2L CH3OH 32.05 0.125 4 0,5 mol/L 0.250L HNO3 63.01 16 1008 HCl 36.46 0.5 18.23 NaNO3 84.99 0.2 17 Concentration de la solution 0.5mol/L 4 mol/L 6L 2L 4mol/L 4M 0,05 mol/L 500 ml 4L 10 L 1M 24 Volume de la solution 200 ml Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 Section 436 3.6 Préparer, par dilution, une solution aqueuse de concentration molaire donnée. 3.7 Énoncer la loi de la concentration d’une solution à quantité de soluté constante. 1. Rédige le protocole de la préparation de 50 ml d’une solution 3M de NaCl en spécifiant les quantités de solvant et de soluté à utiliser. 8.76g + combler jusqu’à 50ml 2. Quelle est la concentration molaire volumique d’une solution dans laquelle on a dissous 3,88 g de K2CrO4 dans 500 ml d’eau ? Rep :0.04ml 3. Quelle masse de Na2Cr2O7 faut-il utiliser pour préparer 50 ml d’une solution d’une concentration de 0,1 M ? Rep :1.31g 4. Quel volume d’une solution de NaOH à 2 M contient 8 g de soluté ? Rep :0.1l ou 100ml 5. Quelles sont les étapes à suivre pour diluer 120 ml d’une solution ayant une concentration de 3M pour obtenir une concentration de 0,70 mol/L ? Rep :514,29 ml a total donc rajouter 394,29 ml de solvant 6. Quelle masse de soluté doit-on utiliser pour préparer 600 ml d’une solution de KOH à 0,25 mol/L ? Rep :8,42g 7. À 200 ml d’une solution de CaCO3 contenant 5 g de soluté, on ajoute 300 ml d’eau. Quelle est la concentration molaire de la solution après la dilution ? Rep : 0.10 mol/l 25 Module 3 : Phénomènes ioniques 8. Objectif 3 À 300 ml d’une solution d’acide chlorhydrique à 0,5 M, on ajoute 200 ml d’eau distillée. Quelle est la concentration molaire de la solution résultante ? Rep: 0.3M 9. Quelles sont les étapes à suivre pour diluer 175 ml d’une solution à 2,5 M afin d’obtenir une solution dont la concentration est de 0,75 mol/L ? Rép : 583.33ml -175, 00ml = 408.33 de solvant à rajouter 10. On mélange 300 ml de NaOH à 2,0 mol/L avec 100 ml d’eau distillée. Quelle est la concentration molaire de la solution résultante ? Rep: 1.5 mol/l 11. Quelle masse de soluté est présente dans 400 ml d’une solution de NH4OH dont la concentration est de 0,5 mol/L ? Rep :7.01g 12. On dissout 10 g de NaOH dans 400 ml de solution. a) Quelle est la concentration molaire de cette solution ? Rep : 0.625 mol/l b) Si on ajoute 600 ml d’eau distillée à cette solution, quelle sera la concentration molaire de la solution résultante ? Rep : 0.25mol/l 13. Quelle masse de soluté a-t-on utilisé pour préparer 700 ml de CuSO4 à 0,3 M ? Rep : 33.52g 14. On dissout 3 g de NaOH pour former 150 ml d’une solution et on y ajoute 400 ml d’eau distillée. Quelle sera la concentration molaire de la nouvelle solution ? Rep: 15. Calcule la masse de NaNO3 nécessaire à la préparation de 500 ml d’une solution 4 M. Rep :170g 16. On ajoute 1250 ml d’eau à 2L d’une solution de sucre de concentration 3M. Quelle est la concentration de la solution diluée ? Rep :1.85M 26 Module 3 : Phénomènes ioniques 17. Objectif 3 On dispose de 10 ml d’une solution de HCl de concentration 4,5 x 10-2 mol/L. Quelles seraient les étapes à suivre pour atteindre une concentration de 2,5 x 10-3 M ? Rep :On rajoute 170 ml d’eau 18. On ajoute 300 ml d’eau distillée dans 280 ml d’une solution de H 2SO4 à 3,5 x 10-2 mol/L. Quelle est la concentration de la solution résultante ? Rep :1.69 x 10-2 Pour les experts… 19. Si on mélange 200 ml d’une solution de HCl à 0,5 mol/L avec 100 ml d’une solution de HCl à 2,0 mol/L. Quelle est la concentration molaire de la solution finale ? Rep:1M 20. On mélange 150 ml une solution A de CuSO4 à 3M avec 300 ml d’une solution B de CuSO4 à 1,5 M. Quelle est la concentration molaire finale de la solution ? Rép : 2M 27 Module 3 : Phénomènes ioniques Objectif 3 Révision du chapitre 3 Teste tes nouvelles connaissances 1. Classe les quatre solutions suivantes par ordre croissant de concentration. a) 20 g dans 2 L c) 35 g dans 2,3 L b) 3 g dans 50 ml d) 0,005 kg dans 200 ml 2. Le soluté, c’est : a) b) c) d) La substance qui est dissoute dans le solvant. La substance dans laquelle on dissout le solvant. La solution elle-même. L’ensemble solution + solvant. 3. On dissout 15 g de sucre dans 300 ml d’eau distillée. Quelle est la concentration de la solution en % (masse/volume) ? 4. On dissout 16 g de NaOH dans de l’eau pour obtenir une concentration de 10 g/L. Quel est le volume de cette solution ? 5. On ajoute 65 ml d’eau à 50 ml d’une solution saline de concentration 25 g/L. Quelle est la concentration de la solution résultante ? 6. Décris le protocole qui permettrait de préparer 250 ml d’une solution de KCl à 20 g/L. 7. Quelle est la solution la plus concentrée? a) 2g / 3L b) 0,5g / 100mL c) 12mg / 200mL 28 d) 4% Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 3 8. Encercle toutes les propositions vraies. Une concentration de 3 % signifie : a) b) c) d) e) f) Qu’il Qu’il Qu’il Qu’il Qu’il Qu’il y y y y y y a a a a a a 3 3 3 3 3 3 g g g g g g de de de de de de soluté dans cette solution. soluté par 100 mL de solution. soluté par 100 mL de solvant. solvant par 100 mL de solution. solution par 100 mL de solvant. soluté par litre de solution. 9. On est en présence d’une solution de 140 ml à une concentration de 0,75 g/ml. a) Exprime la concentration en % (m/V). b) Calcule la concentration finale de la solution si on y ajoute 100 ml de solvant. 10. On ajoute 30 ml d’une solution de dinitrate de cobalt à 40 g/L à 100 ml d’eau. Quelle est la concentration de la nouvelle solution ? 11. On a préparé 250 ml d’une solution saline à 350 g/L. Quelle quantité de solvant faudrait-il ajouter pour diluer la solution à 75 g/L ? 12. Un concentré de jus de fruits à une concentration en sucre de 600g/L. On veut préparer 200 ml d’un jus dilué à 100 g/L. a) Quel volume de concentré doit-on prélever ? b) Quel volume d’eau doit-on ajouter ? 13. On ajoute une certaine quantité d’eau à 50 ml d’une solution dont la concentration de départ est 6 g/L. La concentration tombe alors à 5 g/L. Quel est le volume de la solution finale ? 14. Tu décides d’ajouter de l’eau aux 100 ml qui restent dans la bouteille de vodka de tes parents afin qu’ils ne se rendent pas compte que tu as pigé dans leur réserve. 29 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 3 a) Si la vodka a une concentration de 40 % (V/V) et que tu dois ajouter 1 L d’eau, quelle sera la nouvelle concentration ? b) Crois-tu que tes parents s’en rendront compte ? c) Calcule ta nouvelle qualité de vie en % sortie/semaine pour le prochain mois. 15. Quelle est la solution la plus concentrée? a) b) c) d) 16. Solution Solution Solution Solution On possède 4 récipients A, B, C et D remplis d’eau. On dissout dans chacun 50g de sel de table. Quelle solution sera la plus concentrée, si les volumes d’eau dans les récipients sont les suivants : a) b) c) d) 17. 2L 4L 300mL 500mL Quelle est la solution la plus concentrée? a) b) c) d) 18. 1g/L 20mg/L 50g/L 700mg/L Solution Solution Solution Solution 0,1g/L 0,5g/mL 2mg/L 10mg/mL Quelle est la concentration en g/mL d’une solution 5% (m/V) ? a) b) c) d) 5g/mL 500g/mL 0,05g/mL 0,005g/mL 30 Module 3: Phénomènes ioniques 19. Objectif 3 Quelle est la concentration en % (m/V) d’une solution de 50g/L ? a) b) c) d) 20. 50% (m/V) 5% (m/V) 0,5% (m/V) 0,05% (m/V) Quelle combinaison parmi les suivantes te donnera la solution la PLUS concentrée? a) b) c) d) 21. 2 3 4 5 verres verres verres verres de de de de jus jus jus jus et et et et 2 4 2 3 verres verres verres verres d’eau. d’eau. d’eau. d’eau. Quelle combinaison parmi les suivantes te donnera la solution la MOINS concentrée? a) b) c) d) 2 3 4 5 verres verres verres verres de de de de jus jus jus jus et et et et 2 4 2 3 verres verres verres verres d’eau. d’eau. d’eau. d’eau. 22. Après avoir acheté une bouteille de vin à 14% (V/V), on verse 100 mL dans une petite bouteille vide. On « coupe » le vin avec de l’eau pour ramener sa concentration à 10% (V/V). Quelle quantité de vin « coupé » se trouve dans la petite bouteille? 23. Pour diluer le jus d’orange contenu dans une canette, tu le verses dans un grand récipient. Tu te sers ensuite de la canette vide pour ajouter de l’eau dans le récipient. Combien de canettes d’eau dois-tu ajouter pour que le résultat soit trois fois moins concentré? 31 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 3 Révision 436 1. Laquelle des propositions suivantes au sujet de la mole est vraie ? a) b) c) d) La mole est la masse d’une certaine quantité de matière. La mole est une quantité de matière qui contient un nombre indéterminé d’atomes ou de molécules. La mole est un nombre de particules fixé par Avogadro. La mole est le nombre d’atomes contenus dans une molécule. 2. Quelle est la valeur du nombre d’Avogadro ? 3. Dans une mole de molécules d’acide sulfurique (H2SO4), combien compte-on de moles de chaque sorte d’atomes ? 4. Dans 4,5 moles d’atomes d’acide nitrique (HNO3), combien retrouve-t-on de moles de chaque atome ? 5. Quelle est la masse molaire moléculaire de l’urée (NH2)2CO ? 6. Une solution contient 8 mol de soluté dans 400 ml de solution. Quelle est sa concentration molaire ? 7. Combien de moles d’acide acétique 3 mol/L sont présentes dans 800 ml de solution? 8. Pour préparer 600 ml d’une solution de chlorure de potassium 0,5 mol/L, quelle masse de soluté devras-tu peser ? 9. Si on ajoute 600 ml d’eau à 400 ml d’une solution d’acide carbonique 0,25 mol/L. Que devient la concentration ? 32 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 3 10. Tu dissous dans l’eau un comprimé de vitamine C contenant 500 g d’acide ascorbique (C6H8O6) et tu portes la solution à 200 ml. Quelle est la concentration molaire de cette solution ? 11. On fait évaporer 300 ml d’eau de mer dont la concentration en sel est de 0,45 mol/L. Quelle quantité de sel va-t-on recueillir ? 12. À partir d’une solution concentrée à 12 mol/L, on te demande de préparer 800 ml d’une solution diluée à 0,40 mol/L. Comment t’y prendrais-tu ? 13. Tu veux préparer 200 ml d’une solution d’hydroxyde de sodium d’une molarité de 2. Décris le protocole à suivre. 14. Tu ajoutes 50 ml de crème à 35 % dans un bol contenant 100 ml de lait à 3,25 % de matière grasses. Quelle est, en % masse/volume, la concentration en matières grasses du mélange ? Défi 15. Tu possèdes 500 ml d’une solution de KCl 2M et tu voudrais obtenir, à partir de celle-ci, une solution 3M. Décris les étapes à suivre. 33 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 Objectif 4 Les indicateurs acido-basiques Objectif 416 intermédiaire 4.1 X 4.2 X 4.3 X 4.4 X 4.5 X 4.6 4.7 4.1 4.3 436 X X X X X X X Contenu Indicateurs Échelle de pH Point de virage d’un indicateur Point de virage d’un mélange de deux indicateurs Indicateurs domestiques pH et concentrations molaires [H+] et [OH-] de l’eau pure Décrire l’effet des acides et des bases en solution sur certains colorants indicateurs. déterminer le point de virage d’un indicateur. A. Notion de pH 1. Que veut dire l’expression pH ? 2. Sur l’échelle de pH, où se situent les acides et les bases ? 3. Comment est calibrée l’échelle de pH ? 4. Voici le pH de 6 solutions. Indique si elles sont acides (A), basiques (B) ou neutres (N). a) pH 4 e) pH 11 b) pH 7 f) pH 6 c) pH 2 d) pH 14 34 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 5. Une solution neutre a un pH de 7. Lorsqu’une solution devient plus acide ou plus basique, son pH se rapproche-t-il ou s’éloigne-t-il de 7? 6. Classe les solutions suivantes par ordre croissant d’alcalinité. a) b) c) d) e) f) pH pH pH pH pH pH 3 13 5 7 9 10 7. Quelle pourrait-être le pH d’une solution de NaHCO3 ? 8. Si la concentration d’ions H+ varie d’un facteur de 10, de combien de degrés le pH change-t-il ? 9. Quel est le pH d’une solution 1000 fois plus acide qu’une solution de pH 5? 10. Comparons un acide ayant un pH de 2 avec un acide ayant un pH de 4. a) Quel acide a la plus grande concentration d’ions H+? b) À quel facteur l’écart entre les concentrations d’ions H+ correspond-il ? B. Indicateurs et points de virage 1. Qu’est-ce qu’un indicateur de pH et quelle est son utilité ? 2. Qu’est-ce qu’un point de virage ? 3. Le point de virage est-il une propriété caractéristique ? 35 Module 3: Phénomènes ioniques 4. Objectif 4 Complète le tableau suivant à l’aide de la page 80 de ton manuel. Tu dois indiquer les points de virage de chaque indicateur ainsi que les couleurs qu’ils prendront sur l’échelle de pH. Points de virage de quelques indicateurs Indicateurs Échelle de pH 0 1 2 3 4 5 P-nitrophénol Orange de méthyl Carmin d’indigo Phénolphtaléine Bleu de bromothymol Jaune d’alizarine R Tournesol Violet de méthyle Rouge de phénol 36 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 5. Dans quel intervalle se situe la zone de virage du bleu de bromothymol ? 6. On utilise le rouge de méthyle pour trouver le pH d’une solution. S’il colore la solution en rouge, dans quel intervalle le pH de la solution se situe-t-il ? La solution est-elle acide, alcaline ou neutre ? 7. Le violet de bromocrésol colore une solution en jaune. Dans quel intervalle le pH de cette solution se situe-t-il ? Cette solution est-elle basique, acide ou neutre ? 8. En laboratoire, ton coéquipier et toi devez identifier deux solutions dont les pH sont de 5 et 6,8. Ton coéquipier te suggère d’utiliser l’orange de méthyl pour les distinguer. Es-tu d’accord ? Justifie ta réponse. 9. Tu ajoutes une goutte de rouge de méthyl à une solution. Si la coloration est jaune, la solution est-elle acide, basique ou neutre ? 10. Une solution aqueuse de NaOH a un pH de 11. Quelle sera sa couleur avec la phénolphtaléine ? 11. Paul prépare une solution dont le pH ne doit pas dépasser 6. Quel indicateur lui recommandes-tu ? 12. Catherine fait un gâteau au chocolat garni d’un coulis de framboise. Si elle ne veut pas que l’acidité de son coulis soit de plus de 4,5, quel indicateur devrait-elle utiliser ? 13. Tu as devant toi deux bouteilles et deux verres. L’une des bouteilles contient une solution très acide et l’autre contient de l’eau. Que feras-tu pour déterminer quelle bouteille contient l’eau ? 4.4 4.2 1. Déterminer les points de virage d’un mélange de deux indicateurs. Déterminer, à l’aide d’un indicateur universel, le pH d’une solution. Qu’est-ce qu’un indicateur universel et quelle est son utilité ? 37 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 2. Quelles sont les couleurs que prend le rouge de méthyle dans une solution où le méthyle orange est jaune et la phénolphtaléine incolore ? 3. À l’aide du tableau, détermine la couleur du mélange des indicateurs carmin d’indigo et violet de bromocrésol dans une solution de pH 4. 4. Une solution devient rouge en présence de l’orange de méthyle et jaune en présence du bleu de bromothymol. Dans quel intervalle se situe le pH de cette solution ? 5. Une solution devient jaune en présence du rouge de méthyle et du p-nitrophénol. Dans quel intervalle de pH se situe cette solution ? 6. On fait un mélange de trois indicateurs colorés : l’orange de méthyl, bleu de bromothymol et jaune l’alizarine. Quelles sont les zones de virage de l’indicateur résultant de ce mélange ? Indicateur Échelle de pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Orange de méthyl Bleu de bromothymol Jaune alizarine Zones de virage 7. On désire produire un indicateur capable de distinguer deux degrés de pH différents : de pH 0 à 4,4 et de pH 4,4 à 8,2. Quel mélange d’indicateurs peut-on utiliser ? Justifie. 8. Quelle paire d’indicateurs doit-on utiliser pour déterminer le pH d’une solution compris entre 7,6 à 8,4 ? 9. Inscris les couleurs qu’on peut obtenir avec un mélange d’orange de méthyle, de bleu de bromothymol et de phénolphtaléine en fonction du pH. 38 Module 3: Phénomènes ioniques 4.5 Objectif 4 Reconnaître, à la suite d’expériences, les substances colorées d’usage domestique pouvant servir d’indicateurs. 1. Nomme trois indicateurs domestiques. 2. Nomme un avantage et un inconvénient à l’utilisation d’indicateurs domestiques. 3. Propose une explication au phénomène suivant : Un hortensia pousse sur un sol alcalin : ses fleurs sont roses. On le transplante sur un sol acide et les fleurs deviennent bleues. 4. Les feuilles de chou rouge contiennent une substance utilisable comme indicateur de pH. Décris le protocole à suivre pour déterminer la zone de virage de cet indicateur. 5. Si tu ne pouvais utiliser qu’un seul indicateur naturel pour trouver le pH d’une série de solutions, comment choisirais-tu cet indicateur? Section 436 4.6 4.7 Associer l’échelle de pH à l’échelle des concentrations molaires des ions H+ et OH-. Expliquer, à l’aide du pH et de la formule moléculaire, la concentration molaire des ions H+ et OH-. 1. Selon la théorie d’Arrhénius, qu’est-ce qui caractérise une solution acide ? Basique ? 2. Quelle est l’équation d’ionisation de l’eau ? 39 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 3. Comment explique-t-on que l’eau pure a un pH de 7 et qu’elle n’est pas acide ? 4. Comment expliques-tu la présence d’ions H+ dans une solution basique ? 5. Complète le tableau suivant : [ H+] mol/L [ OH-] pH Caractère de la solution 10-5 10-7 10-2 8 6. Un pH élevé correspond-il à une concentration forte ou faible d’ions H+ ? Justifie. 7. Un pH faible correspond-il à une concentration forte ou faible d’ions OH- ? Justifie. 8. Si une eau de pluie a un pH de 4, quelle est la concentration des ions H + ? 9. Quel est le pH d’une solution dont la concentration molaire en ions OH - est de 1 x 10-4 mol/L ? 10. Quelle est la concentration en ions OH- d’une solution de pH 2 ? 11. Quelle est la concentration en ions OH- d’une solution dont la concentration en ions H+ est de 0,01 mol/L ? 40 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 12. Quel est le pH d’une solution dont la concentration molaire des ions OHest de 1 x 10-3 mol/L ? 13. Laurie détermine que le pH d’une solution est 12. Comme elle désire obtenir une base beaucoup moins concentrée, elle dilue sa solution par un facteur de 100. a) Quelle est la concentration en ions H+ de la solution originale ? b) Quelle est la concentration en ions OH- de la solution finale ? c) Quel est le pH de la solution finale ? 14. Classe les solutions suivantes en ordre croissant d’acidité : a) pH = 6 b) [ OH-] = 1 x 10-3 mol/L c) [ H+] = 1,0 mol/L d) pH = 8,5 e) [ H+] = 1 x 10-3 mol/L 41 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 Révision du chapitre 4 Teste tes connaissances 1. Un indicateur coloré change de couleur selon l’acidité du milieu : il possède un point de virage. a) Nomme 3 indicateurs colorés. b) Combien de points de virage possède un indicateur coloré? 2. Qu'est-ce qu'un indicateur universel? a) Combien de points de virage possède-t-il? b) Quel est l'avantage de l'indicateur universel sur l'indicateur coloré? 3. Roger veut vérifier si le jus de framboises peut servir d’indicateur acidobasique. Quelle propriété doit avoir ce liquide pour un être un bon indicateur ? 4. Pourquoi est-il plus avantageux d’utiliser l’indicateur universel plutôt que le papier tournesol ? 5. Explique comment tu t’y prendrais pour déterminer, à l’aide d’un indicateur universel en solution, le pH d’une solution inconnue. 42 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 6. Se pourrait-il qu’un indicateur ait un point de virage qui ne te permette pas de conclure que la solution est acide ou basique ? Justifie ta réponse. 7. Tu utilises un mélange d’indicateurs renfermant 50 % de phénolphtaléine et 50 % de rouge de méthyle. Prépare un tableau qui indique la couleur de chaque indicateur séparément, puis celle du mélange pour chaque degré de pH. 8. On vous demande de déterminer si la poudre à récurer est acide ou basique. Quelle est la première manipulation que tu dois faire ? 9. Lors d’une activité de laboratoire, Mathieu doit déterminer le point de virage d’un mélange d’indicateurs colorés et identifier chaque indicateur à partir de solutions tampons dont le pH varie de 2 à 12. Voici les résultats obtenus : Violet Rose mauve Rose mauve Rose mauve Rose mauve Rose mauve 4 Violet 3 Violet 2 JauneViolet Jaune 1 pH JauneViolet Jaune Couleur 5 6 7 8 9 10 11 12 a) Trouve les points de virage. b) Identifie les indicateurs utilisés par Mathieu. 10. Parmi les substances suivantes, identifie celles dont le pH est supérieur à 7. a) Vinaigre d) Lait b) Nettoyant à vitre e) Eau de chaux c) Boisson gazeuse f) Jus de citron 11. Pour chacune des substances suivantes, indique si le pH est égal, plus grand ou plus petit que 7. a) NaOH d) NaNO3 b) H2SO4 e) NaHCO3 c) NaCl f) CH3COOH 43 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 12. Voici les caractéristiques de 3 indicateurs colorés (A, B, C) 0 2 A 4 6 8 10 Jaune B Rouge Rouge Jaune Incolore Bleu Point de virage C 12 a) Quel indicateur permet de différencier une solution très acide d'une solution peu acide? b) Quel indicateur permet de différencier une solution peu basique d'une solution très basique? c) Quel indicateur a un point de virage en milieu basique? d) Quel est le point de virage de chaque indicateur? Indique-le par un « X » sur le tableau. e) Quels seraient les points de virage du mélange formé par ces trois indicateurs? f) Dans le tableau, pour chaque valeur de pH, indique la couleur obtenue par le mélange des trois indicateurs. g) Quelle couleur prendra l'indicateur B dans une solution de NaOH? h) Quelles couleurs pourrait prendre l'indicateur B dans une solution de HCl? i) Vous ajoutez une goutte de l'indicateur C à 2 mL d'une solution inconnue, elle devient bleue pâle. Que pouvez-vous conclure? 44 14 Module 3: Phénomènes ioniques 13. Objectif 4 Dans le diagramme suivant, on indique la couleur de quatre indicateurs colorés en fonction du pH de la solution dans laquelle ils se trouvent. 0 Méthylorange 2 4 Rouge Rouge de Méthyle 6 12 Jaune Violet Bleu Incolore Rose Rose violacé a) Quelle couleur prendra le rouge de méthyle dans une solution acide de pH 3? b) Dans une solution donnée, la phénolphtaléine est incolore, tandis que les trois autres indicateurs sont rouges. Que peut-on dire de cette solution? c) Quelles couleurs prendra chacun des indicateurs dans une solution basique de pH 10? 14. 14 Jaune Orange Rouge Phénolphtaléine 10 Orange Rouge Tournesol 8 Voici les couleurs de deux indicateurs en fonction du pH. 0 A 2 4 Jaune B 6 8 10 Vert Rouge 12 Bleu Orange Jaune a) Quelle est la couleur du mélange dans des solutions de pH 4 et de pH 12 ? b) Combien de couleurs (au minimum) le mélange peut-il prendre? 45 14 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 Partie 436 1. Quel est le pH des solutions suivantes : a) HCL 0,01 mol/L b) HNO3 1 x 10-5 mol/L 2. Vrai ou faux. Une solution A a un pH égal à 1 alors qu’une solution B a un pH de 4. La solution B est 4 fois plus acide que la solution A. 3. Une solution est neutre. 4. a) Que vaut sa concentration en ions H+ ? b) Que vaut sa concentration en ions OH- ? c) Quel est son pH ? Trouve pour chacun des pH mentionnés la [H+](aq) et la [OH-](aq). Le point de virage du : a) Violet de méthyle se termine à pH 2. b) Bleu de bromophénol débute à pH 3. c) d) 5. P-nitrophénol varie entre ph 5 et pH 7. Bleu de bromophénol débute à pH 6. Laquelle des équations représente la dissolution ionique de l’eau ? a) b) c) d) H2O(l) H2O(l) H2O(l) H2O(l) → → → → H2+(aq) + OH-(aq) H+(aq) + OH-(aq) 2 H- (aq) + OH+(aq) 2 H+(aq) + OH-(aq) 46 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 4 6. Quelle est la concentration en ions OH- d’une solution de pH 6 ? 7. Quelle est la concentration en ions H+ d’une solution dont la concentration en ions OH- est de 1 x 10 -11 ? 8. Vous venez d’établir le pH d’une piscine à 7,2. Il commence à pleuvoir et il pleut pendant deux jours. a) Lorsque la pluie aura cessée, quel sera le comportement probable du pH par rapport à ce qu’il était avant la pluie ? b) La piscine contiendra-t-elle un surplus de H+(aq) ou de OH-(aq)? c) Comment rétablir le pH de la piscine à 7,2? d) Comment savoir que le pH sera rétabli? 9. Pour chacune des réactions suivantes, on fait réagir un acide et une base de pH équivalent. Indique si le résultat est acide, basique ou neutre. Acide Base 40 gouttes 30 gouttes B 5 mL 10 mL C 3L 2,8 L D 5L 5L A Résultats 47 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 Objectif 5 : Les réactions chimiques Objectif 416 intermédiaire Contenu 5.1 X X Neutralisation d’un acide ou d’une base 5.2 X X Représentation d’une transformation chimique 5.3 X X Loi de la conservation de la masse 5.4 X X Équations équilibrées 5.5 X Application de la loi de la conservation de la masse 5.6 X Stœchiométrie 5.7 5.8 5.4 436 ENR. De Lavoisier à Einstein X Calculs stœchiométriques L’élève sera capable de traduire, sous forme d’équation équilibrée des transformations chimiques. 1. Comment peux-tu savoir qu’une équation chimique est équilibrée ? Donne un exemple. 2. Équilibre les équations suivantes a. ___ C + ___ O2 b. ___ Ca + ___ O2 ___ CO2 ___ CaO c. ___ CaCO3 ___ CaO + ___ CO2 d. ___ C + ___ O2 ___ CO e. ___ Zn + ___ H2SO4 ___ ZnSO4 + ___ H2 f. ___ H2 + ___ O2 ___ H2O g. ___ N2 + ___ H2 ___ NH3 h. ___ HCl + ___ O2 ___ Cl2 + ___ H2O i. ___ CaCl2 + ___ Na2CO3 ___ CaCO3 + ___ NaCl j. ___ Fe + ___ H2O ___ Fe3O4 + ___ H2 k. ___ KClO3 ___ KCl + ___ O2 l. ___ CH4 + ___ O2 ___ CO2 + ___ H2O m. ___ C2H2 + ___ O2 ___ CO2 + ___ H2O n. ___ C2H5OH + ___ O2 ___ CO2 + ___ H2O o. ___ H2O2 ___ H2O + ___ O2 p. ___ MnO2 + ___ HCl ___ MnCl2 + ___ Cl2 + ___ H2O 48 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 q. ___ NaOH + ___ H2SO4 Na2SO4 + ___ H2O r. ___ Ca(OH)2 + ___ HCl ___ CaCl2 + ___ H2O s. ___ Mg(OH)2 + ___ H3PO4 ___ Mg3(PO4)2 + ___ H2O t. ___ C17H35COONa + ___ MgCl2 ___ (C17H35COO)2Mg + ___ NaCl u. ___ CuO + ___ NH3 ___ N2 + ___ H2O + ___ Cu v. ___ BiCl3 + ___ H2S ___ HCl + ___ Bi2S3 w. ___ HNO3 + ___ SO2 ___ H2SO4 + ___ NO2 x. ___ ZnS + ___ O2 ___ ZnO + ___ SO2 y. ___ C + ___ HNO3 ___ CO2 + ___ NO + ___ H2O 3. Écris les équations chimiques équilibrées des situations suivantes. a. Pour fabriquer de l’ammoniac (NH3), on fait réagir ensemble de l’azote (N2) et de l’hydrogène (H2) à haute température et sous une forte pression. L’ammoniac sert principalement à la fabrication d’engrais chimiques. b. La combustion du gaz propane (C3H8) en présence d’oxygène O2 produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau. c. Lorsque la solution de nitrate de nickel Ni(NO3)2 a été ajoutée à la solution de carbonate de sodium Na2CO3, il y a eu formation d’un précipité vert pâle, le carbonate de nickel NiCO3, et de nitrate de sodium NaNO3 en solution dans l’eau. 4. Représente par une équation les transformations chimiques décrites ci-dessous. a) Une fumée blanche, le chlorure d’ammonium (NH4Cl), se forme lors de la réaction de l’ammoniac (NH3) avec le chlorure d’hydrogène. b) La neutralisation d’une solution d’hydroxyde de potassium (KOH) par une solution d’acide bromhydrique (HBr) donne une solution aqueuse de bromure de potassium. c) Sous l’effet de la chaleur, la craie (CaCO3) se décompose en oxyde de calcium et en gaz carbonique. 49 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 50 Module 3: Phénomènes ioniques 5. Objectif 5 On fait brûler du propane (C2H4) et il se dégage du gaz carbonique et de la vapeur d’eau. a) Écris l’équation balancée de cette combustion. b) Nomme les réactifs et les produits. c) Quels tests te permettraient d’identifier les deux produits et quels sont les résultats attendus ? 6. Écris les équations chimiques équilibrées des transformations suivantes. a) Dans la fabrication de l’acide nitrique (HNO3), le dioxyde d’azote réagit avec l’eau. Il y a aussi production de monoxyde d’azote dans la réaction. b) Si on plonge un morceau de sodium métallique dans une bouteille de chlore gazeux il se produit du chlorure de sodium. c) La réaction entre le dihydrure de calcium et l’eau forme le dihydroxyde de calcium et de l’hydrogène gazeux. 5.1 L’élève sera capable de réaliser la neutralisation d’une substance acide ou d’une substance basique de son environnement. 1. Donne l’équation de la neutralisation. 2. a) Explique dans tes mots de quelle façon tu pourrais neutraliser un acide. b) Quelle serait le résultat de la neutralisation ? 51 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 3. Complète le tableau suivant en donnant la nature de la solution neutralisante pour chacun des produits suivants. Substance Nature de la solution neutralisante Vinaigre Jus de tomate Savon à vaisselle Eau pure Drano Eau de Javel Pepsi H2SO4 Mg(OH)2 4. Complète les phrases suivantes. a. Lorsque l’eau des lacs devient trop acide, les écologistes utilisent la méthode de chaulage. Ils répandent donc une substance _____________________. b. Pour neutraliser le déversement d’un produit chimique lors d’un accident de transport de soude caustique, on utilisera un produit __________________. c. Les moustiques injectent de l’acide formique lorsqu’ils piquent. Les crèmes analgésiques sont donc légèrement _______________________. d. Les eaux dures laissent des traces de calcaire sur les rebords de la douche avec le temps. Les produits spécialisés pour enlever ce calcaire seront donc ________________________. 5.2 L’élève sera capable de représenter, à la suite d’une réaction de neutralisation, une transformation chimique. 1. Pour chacune des réactions chimiques suivantes, encercle les réactifs et souligne les produits. a) CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O b) 2HCl + Mg MgCl2 + H2 52 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 2. Le chlorure d’hydrogène réagit vivement avec le zinc pour produire du dichlorure de zinc et un gaz. d) Quel est le gaz produit et comment ferais-tu pour l’identifier ? e) Écris l’équation balancée. 3. Quel gaz obtient-on lorsqu’on chauffe de l’oxyde de cuivre avec du carbone ? Quel test doit-on utiliser pour l’identifier ? 4. Parmi les équations chimiques suivantes : a) b) c) d) e) f) 3 H2 + N2 2 NH3 2 NH3 N2 + 3 H2 2 HCl + Mg MgCl2 + H2 2 CH3COOH + Na2CO3 2 NaCH3COO + CO2 + H2O N2H4 + O2 N2 + 2 H2O H2SO4 + 2 KOH K2SO4 + 2 H2O laquelle représente i. La neutralisation d’un acide par une base ? ii. La synthèse de l’ammoniac ? iii. La combustion de l’hydrazine ? iv. La neutralisation d’un acide par un métal ? v. La neutralisation du vinaigre par un carbonate ? vi. L’analyse de l’ammoniac ? 5. Complète les réactions de neutralisations suivantes Acide + Base Sel + Eau a) HCl + NaOH _______ + _______ b) HCl + _______ LiCl + H 2O c) HI + KOH _______ + _______ d) _______ + LiOH LiBr + _______ e) _______ + _______ NaBr + _______ f) __ HCl + __Ca(OH)2 _______ + __H2O g) __HF + __Mg(OH)2 _______ + _______ 53 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 h) __H2S + __Ca(OH)2 _______ + _______ i) __H2S + __Mg(OH)2 _______ + __H2O j) __HF + _______ MgF2 + _______ k) _______ + _______ CaI2 + _______ l) _______ + _______ Na2S + _______ 5.3 L’élève sera capable de démontrer, à la suite d’une réaction de neutralisation, la loi de la conservation de la matière au cours d’une transformation chimique. 1. Énonce la loi de Lavoisier 2. Comment peut-on appliquer cette loi lorsqu’on tient compte de la masse dans les réactions chimiques ? 3. Comment peut-on appliquer cette loi lorsqu’on tient compte des atomes impliqués dans une réaction chimique ? 4. On mélange 8,28 g de Pb(NO3)2 (aq) avec 7,50 g de NaI (aq). On obtient alors 11,53g d’un précipité jaune (PbI2) (aq) et 4,25g de poudre blanche NaNO3(aq). a. Écris l’équation de cette réaction chimique b. c. Quelle est la masse totale des réactifs ? d. Quelle est la masse totale de produits ? e. Explique ce résultat. 5. Soit l’équation suivante : 2 HBr (aq) 161,8 g + Zn(s) ZnBr2(aq) + 65,4 g 225,2 g Avant Après Nombre de substances Nombre de molécules Nombre d’atomes Masse totale 54 H2(g) 2g Identique (I) ou différent (D) Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 6. Soit l’équation suivante: Hg2Cl2 + 2 NH3 HgNH2Cl + Hg + 472,2 g 34 g 252,1 g 200,6 g Avant Après NH4Cl(g) 53,5 g Identique (I) ou différent (D) Nombre de substances Nombre de molécules Nombre d’atomes Masse totale 7. En te fiant aux deux numéros précédents, qu’est-ce qui est toujours conservé avant et après une réaction chimique ? 8. Soit l’équation de neutralisation suivante : 2HCl + Mg(OH)2 73 g ? MgCl2 + 2H2O 95 g 36g a. Quelle masse de Mg(OH)2 est nécessaire à cette réaction ? b. Quelle serait la masse d’eau produite par 146 g d’acide ? c. Combien de molécules de MgCl2 seront produites par 8 molécules d’acide ? 9. Soit l’équation d’oxydation suivante : 4 Al + 108 g 3 O2 96 g 2 Al2O3 ? g . a. Quelle masse de trioxyde de dialuminium est produite au cours de cette réaction ? b. Quelle masse trioxyde de dialuminium serait produite par 540 g d’aluminium ? c. Combien de molécules de dioxygène sont nécessaire pour produire 100 molécules de trioxyde de dialuminium ? 55 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 5.6 Déterminer à l’aide de calculs stœchiométriques, la quantité d’une substance participant à une réaction chimique. (436) 5.8 Résoudre des exercices numériques portant sur la stœchiométrie. (436) 1. Pour l’équation suivante, détermine le nombre de moles impliquées dans les réactions suivantes. a) 2 C6H6 + 15 O2 10 moles 12 CO2 ____moles + 6 H 2O ____moles ____moles 2. Équilibre les équations suivantes puis donne le nombre de mole d’eau produit par 15 moles de dioxygène. a) ___CH4 + ___O2 ___CO2 + ___H2O 15 moles b) ___NH3 + ___O2 ___ moles ___NO + ___H2O 15 moles ___ moles 3. Pour les équations suivantes, donne la masse molaire de chacune des composantes. a) SO3 + H 2O ______g H2SO4 _______g ________g La masse des réactifs et des produits est-elle conservée ? b) H2CO3 + Mg(OH)2 ____g ____g MgCO3 + ____g 2 H 2O 2 x______g La masse des réactifs et des produits est-elle conservée ? c) Pb(NO3)2 ____g + 2 NaI 2 x ____g PbI2 + ____g 2 NaNO3 2 x ____g La masse des réactifs et des produits est-elle conservée ? 56 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 4. Quelle masse d’eau sera produite par 2 moles de NaOH dans l’équation suivante ? HCl + NaOH NaCl + H 2O 5. Utilise l’équation de la décomposition de l’oxyde de fer (III) pour répondre aux questions suivantes. 2 Fe2O3 4 Fe + 3 O2 a) Quelle masse de fer est produite par une tonne (1000g) d’oxyde de fer (III) ? b) Quelle masse d’oxygène sera produite si 200g de fer sont produit ? 6. Lors de la confection de moteurs on doit savoir avec précision les quantités d’essence et d’oxygène qui seront brûlés dans le moteur. Quelle masse d’oxygène sera nécessaire à la combustion de 0,5 g d’octane (C8H18) ? 2 C8H18 + 25 O2 16 CO2 + 18 H2O 7. L’hydrazine, N2H4 peut brûler dans l’oxygène en fournissant l’énergie nécessaire à la propulsion d’une fusée. a) Quelle masse d’eau est formée si on brûle 80 g d’hydrazine ? N2H4 + O2 N2 + 2 H 2O b) Combien de mole(s) de N2H4 faut-il brûler pour former 140 g d’azote ? N2H4 + O2 57 N2 + 2 H 2O Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 8. La réaction de combustion du méthane est la suivante CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H 2O a) Combien de mole(s) de méthane CH4, faut-il brûler pour former 6 moles d’eau ? b) Quelle masse d’oxygène est nécessaire à la combustion de 80 g de méthane ? c) Quelle masse de méthane est brûlée par 1 mole d’oxygène ? 9. La préparation de l’acide sulfurique peut se résumer ainsi : H2 + S + 2 O2 H2SO4 a) Quelle masse d’acide sulfurique est produite à partir de 48 g de soufre b) Quelle masse d’acide sulfurique forme-t-on en faisant réagir suffisamment de soufre et d’hydrogène avec 4 moles d’oxygène ? 10. La combustion du propane C3H8 dégage du gaz carbonique et de la vapeur d’eau. a) Écrivez l’équation balancée de cette combustion b) Quelle masse d’eau forme-t-on en brûlant 2 moles de propane ? c) On brûle 880 g de propane. Combien de moles d’oxygène sont nécessaire ? 58 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 11. On utilise du diazote et du dihydrogène dans la formation de l’ammoniac. a) Écrivez l’équation balancée de cette synthèse. b) Quelle masse d’ammoniac sera produite lors de la réaction de 1,5 mole d’azote ? c) Quelle masse d’azote réagira à 12,12 grammes de dihydrogène ? 12. Combien de moles de sodium obtient-on en électrolysant 585 g de NaCl fondu ? 13. Afin d’isoler l’atome de cuivre dans du CuO on utilise 5,97 g de dihydrogène. Quelle masse de cuivre obtiendra-t-on ? 14. On verse 100 mL d’une solution de dichlorure de calcium (CaCl2) à 0,1 mol/L dans un bécher contenant déjà 100mL de sulfate de sodium (Na2SO4) à 0,1 mol/L. On observe la formation d’un précipité blanc de sulfate de calcium (CaSO 4). Quelle masse de précipité est formée lors de cette réaction ? CaCl2 + Na2SO4 59 CaSO4 + 2 NaCl Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 15. Lorsqu’on verse une solution de nitrate d’argent dans une solution d’eau salée, un précipité blanc de chlorure d’argent, AgCl, se forme. a) Combien de mole(s) de précipité se forme(nt) lors de la réaction entre 0,5 L d’une solution de nitrate d’argent (AgNO3) à 0,5 mol/L et 0,5 L d’une solution d’eau salée à 0.5 mol/L AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl b) Quelle masse de précipité est produite si 16,9 g de AgNO3 et 5,85 g de NaCl forment 8,5 g de NaNO3 ? c) Quelle est la concentration molaire volumique d’une solution de 100mL d’eau salée si celle-ci, en réagissant avec 1,69 g de AgNO3, forme 0,85 g de NaNO3 ? 16. On fait réagir 100 mL de chlorure d’hydrogène (0,4 mol/L) avec du sulfure de fer (FeS). a) Quelle masse de dichlorure de fer (FeCl2) obtiendra-t-on ? b) Combien de moles de sulfure d’hydrogène obtiendra-t-on si on fait réagir 616 g de sulfure de fer avec le chlorure d’hydrogène ? 60 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 17. Lorsqu’on neutralise du chlorure d’hydrogène à l’aide du carbonate de calcium (CaCO3 ) il y a dégagement de CO2 en plus de la production de dichlorure de calcium et de l’eau. Quelle masse de carbonate de calcium sera nécessaire pour neutraliser complètement 500 mL d’une solution de HCl d’une concentration de 2 M? Défi 18. Soit l’équation suivante : Pb(NO3)2 + 2 KI PbI2 + 2 KNO3 Quelle devra être la concentration molaire de 100 mL d’une solution de KI pour qu’il y ait réaction complète avec 200 mL d’une solution de Pb(NO3)2 à 0,1 M. 61 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 Exercices de révision 1. Équilibre les équations suivantes a. ___Na + ___F2 ___NaF b. ___CH4 + ___O2 ___CO2 + ___H2O c. ___CaO + ___Al ___Al2O3 + ___Ca d. ___C10H16 + ___Cl2 ___HCl + ___C e. ___HCl + O2 ___H2O + ___Cl2 f. ___H2SO4 + ___NaCl ___Na2SO4 + ___HCl g. ___HNO3 + ___C ___CO2 + ___H2O + ___NO2 h. ___CaCO3 + ___H2SO4 ___CaSO4 + ___H2O + ___CO2 i. ___Fe2O3 + ___CO ___CO2 + ___Fe j. ___HNO3 ___NO2 + ___H2O + ___O2 k. ___H2O + ___Cl2 ___HCl + ___O2 l. ___C8H18 + ___O2 ___CO2 + ___H2O m. ___HCl + ___Al ___AlCl3 + ___H2 n. ___HNO3 + ___H2 ___NH3 + ___H2O o. ___NH3 + ___O2 ___H2O + ___NO p. ___FeCl3 + ___NH4OH ___Fe(OH)3 + ___NH4Cl q. ___H2SO4 + ___C ___CO2 + ___H2O + ___SO2 r. ___NH3 + ___Cl2 ___NH4Cl + ___N2 s. ___C + ___HNO3 ___CO2 + ___NO + ___H2O t. ___NaHCO3 + ___H2SO4 ___Na2SO4 + ___H2O + ___CO2 u. ___NH3 + ___CO2 + ___NaCl + ___H2O ___NH4Cl + ___NaHCO3 v. ___HNO3 + ___Cu ___Cu(NO3)2 + ___NO + ___H2O 2. Écris les équations chimiques équilibrées des situations suivantes. a. Le chlorure d’hydrogène (HCl) est un gaz soluble dans l’eau, et lorsqu’on ajoute à cette solution un morceau de zinc (Zn), on observe la formation de chlorure de zinc (ZnCl2) accompagnée d’un dégagement d’hydrogène gazeux (H2). b. Lors du mélange du nitrate de cobalt Co(NO3)2 et de l’hydroxyde de sodium NaOH il y a eu formation d’un précipité bleu d’hydroxyde de cobalt Co(OH) 2 et formation de nitrate de sodium NaNO3. 62 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 5 c. La réaction du chlorure de fer FeCl3 en solution et de l’hydroxyde d’ammonium NH4OH également en solution a causé la formation d’hydroxyde de fer Fe(OH)3 sous forme de précipité et de chlorure d’ammonium NH4Cl en solution. 3. Tu fais réagir 36 g d’un acide avec 40 g d’une base et vous obtenez 58 g d’un sel. Quelle quantité d’eau cette réaction produira-t-elle ? 4. La combustion du carbone produit du 367 g de gaz carbonique. Combien de grammes d’oxygène seront produits par la combustion de 100 g de carbone ? Révision 436 1. L’oxydation du lithium produit de l’oxyde de dilithium. Combien de moles de lithium réagiront avec l’oxygène pour donner 5 moles de produits ? 2. La réaction du sulfure de dihydrogène avec l’oxygène produit du dioxyde de soufre et de l’eau. Combien de moles de dioxyde de soufre obtient-on si on fait réagir 160 g d’oxygène ? 3. Quelle masse de NaF obtient-on si on fait réagir 2 moles de difluorure de calcium selon l’équation chimique suivante. N’oublie pas de balancer ton équation. CaF2 + NaOH NaF + CaO + H 2O 4. On fait réagir 100 mL d’une solution de Na2CO3 de concentration 2 M avec 50 mL de CaCl2 de concentration 1 M. Combien de mole de CaCO3 seront formées ? 5. On fait réagir 100 mL de Na2CO3 de concentration 2 M avec 100 mL de CaCl2 de concentration 2 M. Quelle masse de CaCO3 sera formée ? 63 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 6 Objectif 6 Les substances chimiques et l’environnement. 6.1 6.4 Expliquer, à la suite d’une expérience, la formation des pluies acides. Identifier des effets du rejet de substances chimiques dans l’environnement. A. Les pluies acides 1. Quels sont les principaux gaz responsables des pluies acides ? 2. Quelles sont les 4 principales sources d’émission des gaz que tu as nommés à la question précédente ? 3. Écris les équations des réactions chimiques qui mènent à la formation des pluies acides. 4. D’où proviennent principalement les pluies acides qui affectent le Québec ? Pourquoi en est-il ainsi ? 5. Cite 3 conséquences des pluies acides sur l’environnement. 6. Indique 3 moyens par lesquels les citoyens peuvent contribuer à la lutte contre les pluies acides. 64 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 6 B. Effet de serre Figure 1 : L'atmosphère terrestre réchauffe la surface de la planète de manière analogue à la couverture qui intercepte le rayonnement thermique du dormeur, et qui en renvoyant une partie de ce rayonnement vers lui, le réchauffe. Ce phénomène naturel, qui permet ce déséquilibre de température et autorise la Vie telle que nous la connaissons est communément appelé EFFET DE SERRE. Sans lui, la température de la SURFACE terrestre correspondrait vraisemblablement à la température MOYENNE de la Terre, c'est à dire 255 K, soit -18°C ! (réf. http://www.natys.com/fr/infos/effetdeserre/effetdeserre.php3#) Quelques questions sur l’effet de serre… 1. Explique en quoi consiste l’effet de serre. 2. Quelles activités sont principalement responsables de la production abondante des gaz à effet de serre ? 3. Donne la réaction chimique responsable de la production du principal gaz à effet de serre. 4. Quelles sont les principales conséquences de l’augmentation de l’effet de serre sur l’environnement ? 65 Module 3: Phénomènes ioniques Objectif 6 5. Indique 2 moyens pour freiner l’augmentation de l’effet de serre. C. Détérioration de la couche d’ozone 1. En quoi la couche d’ozone qui enveloppe la Terre nous est-elle utile ? 2. Quels gaz détruisent la couche d’ozone ? 3. D’où proviennent ces gaz ? 4. Quelles sont les conséquences de la destruction de la couche d’ozone sur l’environnement ? 5. Quels moyens peut-on utiliser pour améliorer la situation ? D. Le smog 1. Qu’est-ce que le smog ? 2. Quand ce phénomène se produit-il? 3. Explique la formation du smog en précisant qu’elles en sont les causes et les conséquences. 4. Existe t-il différents types de smog? 5. Quels sont les effets nocifs sur l'humain? Sur les végétaux? Sur les bâtiments? 66 Module 3: Phénomènes ioniques 6 6. Objectif Nomme des moyens pour empêcher la formation du smog dans une ville comme Montréal. Peux-tu faire quelque chose pour diminuer le smog ? E. Les 3 R 1. Que signifie les 3 R ? Donne une explication pour chacun. R _______________________________ : R _______________________________ : R _______________________________ : 2. Nomme des produits qui ne peuvent pas être envoyé dans le bac de collecte sélective, mais qui sont tout de même recyclable. Ex : cartouches d’encre d’imprimante. 3. Qu’est-ce qui a amené le développement du concept de recyclage ? 4. Y a-t-il des progrès à réaliser sur le plan du recyclage dans ton école? 67
