Ae 6 le cuivre de l argent liquide

Seconde_Thème 1_L’UNIVERS
AE 6_Le cuivre : de l’argent liquide ?
M.Meyniel 1/2
LE CUIVRE :
DE L’ARGENT LIQUIDE ?
Objectif : - Savoir ce qui se conserve au cours d’une transformation chimique.
Document 0 : Où retrouver l’élément cuivre sous ses différentes formes ?
Au cours de cette séance, un élément sera commun à toutes les espèces chimiques que nous allons rencontrer :
le cuivre. Cependant, il peut exister sous différentes formes :
Espèce chimique
Cuivre
Ion cuivre II
Oxyde de cuivre II
Hydroxyde de cuivre II
Formule chimique
Cu
Cu2+
CuO
Cu(OH)2
Etat physique
solide
ion en solution
solide
solide
Couleur
orangé
bleu-vert
noir
bleu
Nous allons réaliser différentes transformations des espèces contentant l’élément cuivre en s’intéressant
notamment à son devenir.
Compte rendu à faire:
Pour chaque étape : * Faire un schéma annoté de l’expérience réalisée.
* Noter les observations faites.
* Interpréter ces observations en utilisant le tableau ci-dessus.
* Conclure en notant les formules chimiques avant et après réaction.
Manipulation 1 : Acide nitrique & disparition d’une pièce de cuivre.
 Sous la hotte & en mettant les gants, dans un bécher, placer une pièce de 5 centimes en cuivre.
 Ajouter avec précaution de l’acide nitrique (de formule brute HNO3 ; à 40 %) pour recouvrir toute la pièce.
 Laisser le bécher sous la hotte pour ne pas respirer les vapeurs toxiques.
Manipulation 2 : Soude & précipitation.
 Dans un tube à essais, introduire environ 2 mL (soit environ 2 cm de hauteur dans le tube) de la solution
d’ions cuivre (de formule Cu2+, SO42-) obtenue précédemment.
 Ajouter progressivement 4 à 6 mL de soude (appelée hydroxyde de sodium (Na+,HO-) ; concentrée à 50 g.L-1).
 Laisser décanter sur le portoir pendant cinq minutes puis éliminer l’excès de liquide pour la suite.
Manipulation 3 : Chauffage & déshydratation.
 Positionner la plaque chauffante en position 7 et chauffer avec précaution le tube à essais en le saisissant
avec une pince bois jusqu’à transformation complète de l’espèce initialement présente dans le tube.
* Des projections peuvent se produire au cours du chauffage. Il convient alors d’orienter le tube dans une
direction ne visant personne avec un angle d’environ 45 ° par rapport à l’horizontale. Il faut aussi surveiller
constamment le contenu et l’éloigner de la source de chaleur s’il y a des risques de débordements ou de
projections notamment quand des bulles se forment.
* Ne jamais toucher le tube avec ses !!!

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Manipulation 4 : Acide sulfurique & nouvelle dissolution.
 Laisser le tube précédent refroidir un peu sur le portoir puis ajouter environ 2 mL d’acide sulfurique (de
formule (2 H+,SO42-) ; concentré à 0,5 mol.L-1).
 Boucher le tube et agiter énergiquement. Si besoin, rajouter 1 mL d’acide sulfurique et agiter de nouveau.
Manipulation 5 : Réaction avec le métal fer.
 Mettre dans le tube précédent, un clou en fer. Et observer.
Conclusion :
 Résumer sur le cycle ci-dessous les réactions réalisées en précisant :
- dans chaque rectangle, le nom de l’espèce chimique et sa formule,
- sur les flèches, l’autre réactif utilisé pour la transformation.
 Conclure en indiquant ce qui s’est conservé au cours de cette suite de transformations chimiques :
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L’ELEMENT CUIVRE DANS TOUS SES ETATS
I. Action de l’acide nitrique sur le métal cuivre.
Schéma expérimental : Observations : Dégagement de vapeur rousse. Dissolution
du cuivre dans l’acide et obtention solution bleue.
Interprétation : L'acide nitrique agit ici à la fois par ses ions H+ et NO3-. Le gaz formé initialement n'est pas du
dioxyde d'azote roux, mais du monoxyde d'azote incolore. Dès sa formation, ce dernier est oxydé par le
dioxygène de l'air en dioxyde d'azote.
3/2 Cu (s) + NO3- + 4 H+ 3/2 Cu2+(aq) + NO (g) + 2 H2O
NO (g) + 1/2 O2 (g) NO2 (g)
II. Action de la soude.
Schéma expérimental : Observations : Apparition d’un précipité bleu que l’on
récupère sur le papier filtre.
Interprétation : Cu2+(aq) + 2 NaOH Cu(OH)2 (s) + 2 Na+
III. Déshydratation du précipité.
Schéma expérimental : Observations : Formation de gouttes d’eau qui s’évapore
puis noircissement du précipité bleu.
Interprétation : Formation d’un solide ionique noir : l’oxyde cuivrique
Cu(OH)2 (s) chauffage CuO + H2O
IV. Action de l’acide sulfurique.
Schéma expérimental : Observations : Dissolution du précipité noir. Bleuissement
de la solution.
Interprétation : L’acide sulfurique agit par ses ions H+, les ions sulfates étant spectateurs.
CuO (s) + 2 H+ Cu2+ + H2O
Acide nitrique
copeau de cuivre
soude
Cu2+
Cu(OH)2
Plaque chauffante
Acide sulfurique
CuO (s)

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V. Réaction avec le métal fer.
Schéma expérimental : Observations : Petites bulles à la surface du clou qui rougit.
Interprétation : Réaction entre le fer Fe et les ions cuivre II Cu2+ avec formation de Cu(s) et d’ions Fe2+.
Cu2+(aq) + Fe (s) Cu(s) + Fe2+(aq)
VI. Conclusion.
HNO3
OH-
Fer
Chauffage
H+
2. Conclure en indiquant ce qui s’est conservé au cours de cette suite de transformations chimiques.
L’élément cuivre (Cu), qui est commun à tous ces composés, est conservé lors des transformations chimiques.
Lavoisier : « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »
Matériel : Sous la hotte 1 bécher de 50 mL + pipette plastique
acide nitrique (HNO3) à 40 % environ
gant adapté pour la manipulation de HNO3
Au bureau bécher 250 mL avec CuSO4 à 1 mol/L
portoir tubes
Par paillasse 3 tubes à essais + 1 bouchon
1 portoir à tube à essais
1 entonnoir + papier filtre + portoir pour entonnoir
1 bécher de 50 mL
1 bec électrique
1 pince en bois
soude (NaOH) à 1 M dans un compte-goutte
acide sulfurique (H2SO4) à 0,5 M
1 clou en fer + papier de verre pour décaper
Clou en fer
Cu2+
Cu
Cuivre métallique
Cu(OH)2
Hydroxyde de cuivre II
CuO
Oxyde de cuivre II
Cu2+
Ion cuivre II
Cu2+
Ion cuivre II