Des oxydes d’azote se forment à haute température

Les gaz d’échappement contiennent aussi des oxydes d’azote comme NO(g) et NO2(g) (section 5.1). L’azote gazeux est normalement très peu réactif. Par contre, les températures dans le moteur sont très élevées. Cela fournit suffi samment d’énergie pour casser les liaisons entre les atomes d’azote. Une réaction de synthèse entre l’azote et l’oxygène de l’air peut alors se produire. Les oxydes d’azote produits contribuent au smog et à la formation d’ozone troposphérique (près du sol), O3(g). Tu étudieras la contribution de ces gaz à eff et de serre aux changements climatiques au chapitre 8.

Les convertisseurs catalytiques

Un convertisseur catalytique permet de réduire les émissions toxiques des gaz d’échappement (fi gure 5.20). Tous les gaz d’échappement traversent ce dispositif avant de sortir du véhicule. Il y a des atomes de métaux précieux, dont le platine, le palladium et le rhodium qui catalysent les réactions de décomposition du NO(g) et du NO2(g) en éléments N2(g) et O2(g). Un catalyseur est une substance qui accélère une réaction et qui n’est pas consommée par cette réaction. Une partie de l’essence imbrûlée se transforme en dioxyde de carbone et en eau dans les convertisseurs catalytiques.

Outils d’apprentissage

Construction d’une carte conceptuelle

Crée une carte conceptuelle pour le mot « catalyseur » (comme à la page 178). Cela t’aidera à comprendre sa signifi cation et à t’en souvenir.

Figure 5.20 Le convertisseur catalytique contient une mince couche de métaux précieux sur de la céramique. Les réactions se produisent sur cette couche. La surface disponible pour les réactions est grande grâce à la forme en nid d’abeille.

Vérifi e tes connaissances

1. Comment utilise-t-on les réactions chimiques pour nettoyer les déversements de pétrole ?

2. Quels sont les produits chimiques décomposés dans un convertisseur catalytique ?

3. Quel est l’avantage de la grande surface dans un convertisseur catalytique ?

4. Pourquoi faut-il maintenir le convertisseur catalytique en bon état ?

catalyseur Une substance qui augmente la vitesse d’une réaction.

Chapitre 5 Les types de réactions chimiques 201

L’eau de Javel et l’ammoniaque : un mélange toxique

Il faut respecter les consignes de sécurité pour les produits nettoyants et ne pas mélanger certains produits. Cela peut être dangereux. Par exemple, les réactions chimiques entre l’eau de Javel et l’ammoniaque produisent des substances toxiques. L’hypochlorite de sodium, NaClO, est le principal ingrédient actif de l’eau de Javel et il réagit avec l’ammoniaque, NH3. Si on les mélange, la réaction produit du chlore gazeux. Voici l’équation chimique de cette réaction

2NH3(aq) + 2NaClO(aq) → 2NaONH3(aq) + Cl2(g)Le chlore gazeux est-il si dangereux ? On l’a utilisé pendant la Première et la Seconde Guerre mondiale comme arme chimique. Quand il est inhalé, le chlore réagit violemment avec les molécules du système respiratoire de la personne. Cela peut causer des blessures très graves. Une forte exposition provoque la mort.

Deux autres réactions peuvent se produire entre l’ammoniaque et l’eau de Javel. Leurs équations chimiques sont indiquées ci-dessous. Les produits de ces deux réactions sont des chloramines. Les chloramines sont des composés toxiques qui contiennent de l’azote et du chlore.

NH3(aq) + 3NaClO(aq) → 3NaOH(aq) + NCl3(g)NH3(aq) + NaClO(aq) → NaOH(aq) + NH2Cl(g)

Cela montre encore une fois qu’il est important de lire les avertissements sur les étiquettes et qu’il faut suivre les consignes de sécurité indiquées. Les avertissements sur les contenants d’eau de Javel sont montrés à la fi gure 5.25. Tu peux trouver des renseignements supplémentaires dans les sites Internet des fabricants et des agences gouvernementales. Ils t’indiqueront comment utiliser ces produits en toute sécurité.

Vers un monde meilleurAlixia Farrell a étudié les pesticides à l’âge de 14 ans. Certains pesticides sont dangereux pour les animaux et les humains. Alixia trouvait absurde de les utiliser. Elle voulait réduire l’impact des pesticides dans notre vie quotidienne. Elle a étudié comment éliminer les mauvaises herbes et les insectes, et elle a découvert plusieurs solutions écologiques. Par exemple, on peut éliminer les mauvaises herbes et les insectes avec du vinaigre (acide acétique) à des concentrations précises. Alixia a réalisé plusieurs recherches et plusieurs expériences. Elle a fait fermenter des déchets ménagers dans l’alcool et elle a ainsi réussi à fabriquer un herbicide qu’on pourrait utiliser dans les parcs et les endroits publics. Alixia a aussi conçu un émetteur d’ultrasons qui éloigne les insectes des pelouses. Sa fabrication est économique et écologique. Elle a remporté la deuxième place à l’Expo-sciences régionale d’Ottawa et plusieurs autres prix. Alixia se demande toujours comment mieux protéger notre environnement.Quel geste peux-tu poser dans ta communauté afi n de réduire l’utilisation des pesticides?

Figure 5.25 Il faut suivre les consignes de sécurité quand on utilise de l’eau de Javel.

Pour plus d’information, demande à ton enseignante ou à ton enseignant de te guider vers des sites Internet appropriés.

Chapitre 5 Les types de réactions chimiques 205

Résumé de la section

• On utilise des convertisseurs catalytiques pour réduire les polluants dans les gaz d’échappement des voitures. Ils décomposent les oxydes d’azote des gaz d’échappement en éléments azote et oxygène.

• L’extraction de l’or a besoin de la chimie. Avec les ions cyanure, l’or forme une substance soluble. Le zinc se substitue à l’or. On peut ainsi récupérer l’or. L’utilisation de produits chimiques qui contiennent du cyanure pose des problèmes environnementaux.

• L’eau de Javel et d’autres produits chimiques à base de chlore sont des désinfectants. Il faut

les utiliser correctement et ne pas les mélanger avec d’autres produits chimiques comme l’ammoniaque. Cela peut causer des réactions qui produisent des gaz toxiques.

• Il faut regarder et lire les consignes de sécurité et les symboles sur les étiquettes. Ces renseignements indiquent comment manipuler les produits et les utiliser en toute sécurité. On utilise les symboles du SIMDUT pour les produits utilisés au laboratoire et au travail. On utilise les symboles d’avertissement pour les produits domestiques dangereux.

Questions de révisionCC 1. Comment la chimie permet-elle de nettoyer un déversement de pétrole ?

Comment permet-elle d’en réduire l’impact ?

MA 2. Il faut de l’oxygène gazeux pour la réaction de combustion de l’essence. La formation des oxydes d’azote est une réaction additionnelle indésirable. Pourquoi l’azote entre-t-il dans le moteur ?

MA 3. Quand les prix du palladium et du platine sont élevés, les vols de convertisseurs catalytiques augmentent. La disparition du convertisseur catalytique a des conséquences négatives. Quelles sont ces conséquences pour le propriétaire du véhicule ? Pour l’environnement ? Que pourrait-on faire pour diminuer les vols de convertisseurs catalytiques ? Que proposes-tu ?

CC 4. Nomme trois problèmes environnementaux liés à des réactions chimiques.

HP 5. Qu’est-ce que ce symbole du SIMDUT représente ? Dessine le symbole d’avertissement équivalent pour les produits domestiques dangereux.

HP 6. Indique l’endroit où les catalyseurs se trouvent dans le convertisseur catalytique montré à la fi gure 5.20 (page 201). Pourquoi sont-ils là ?

CC 7. Quel gaz nocif se forme quand on mélange de l’eau de Javel et de l’ammoniaque ?

C 8. Crée un message d’intérêt public. Tu dois informer les élèves de ta classe sur l’utilisation sécuritaire d’un produit de nettoyage de ton choix. Voici quelques idées de présentation : un dépliant, une affi che ou un message publicitaire. Inclus les symboles d’avertissement pour les produits domestiques dangereux et les consignes de sécurité. Indique aussi les substances qui sont incompatibles avec le produit de nettoyage. Fais la liste des sources que tu as consultées.

Révision de la section 5.3

Ceci est un symbole SIMDUT.

206 Module 2 Les réactions chimiques

5.1 Les réactions de synthèse et de décomposition

Ce que tu as appris

• Voici des indices d’un changement chimique : la formation d’un gaz ou d’un précipité, un changement d’odeur, de couleur ou de température et l’émission de lumière.

• Dans une réaction de synthèse, deux ou plusieurs réactifs se combinent et forment un produit. L’équation chimique générale d’une réaction de synthèse est A + B → AB. Les réactifs sont des éléments ou des composés et le produit est toujours un composé.

• Dans une réaction de décomposition, un seul réactif se brise et forme deux ou plusieurs produits. L’équation chimique générale d’une réaction de décomposition est AB → A + B. Les produits sont des éléments ou des composés et le réactif est toujours un composé.

• Voici deux exemples de réactions de synthèse : la formation de rouille et la production d’ammoniac. Voici deux réactions de décomposition : l’électrolyse de l’eau et l’explosion du TNT.

5.2 Les réactions de déplacementCe que tu as appris

• Dans une réaction de déplacement simple, un métal remplace l’ion d’un métal différent ou un non-métal remplace l’ion d’un non-métal différent. Les produits sont un élément et un composé qui sont différents des réactifs.

• Une série d’activité est une liste d’éléments classés du plus réactif au moins réactif. Dans une réaction de déplacement simple, un élément remplace l’ion d’un élément moins réactif.

• Dans une réaction de déplacement double entre deux composés en solution aqueuse, les cations des deux composés changent de place et forment deux nouveaux composés. Un des produits est un précipité.

5.3 Les réactions chimiques et les problèmes environnementaux

Ce que tu as appris

• On utilise des convertisseurs catalytiques pour réduire les polluants dans les gaz d’échappement des voitures. Ils décomposent les oxydes d’azote des gaz d’échappement en éléments azote et oxygène.

• L’extraction de l’or a besoin de la chimie. Avec les ions cyanure, l’or forme une substance soluble. Le zinc se substitue à l’or. On peut ainsi récupérer l’or. L’utilisation de produits chimiques qui contiennent du cyanure pose des problèmes environnementaux.

• L’eau de Javel et d’autres produits chimiques à base de chlore sont des désinfectants. Il faut les utiliser correctement et ne pas les mélanger avec d’autres produits chimiques comme l’ammoniaque. Cela peut causer des réactions qui produisent des gaz toxiques.

• Il faut regarder et lire les consignes de sécurité et les symboles sur les étiquettes. Ces renseignements indiquent comment manipuler les produits et les utiliser en toute sécurité. On utilise les symboles du SIMDUT pour les produits utilisés au laboratoire et au travail. On utilise les symboles d’avertissement pour les produits domestiques dangereux.

Résumé du chapitre 5

Chapitre 5 Les types de réactions chimiques 213

Habiletés de la pensée HP

16. Observe la photographie.

Une réaction chimique se produit dans cette éprouvette.

Décris en détail la réaction qui se produit dans cette éprouvette. Tu dois indiquer les preuves et le type de cette réaction.

17. L’essence est un combustible fossile. C’est un mélange de produits chimiques. La formule chimique de la plupart de ces produits est C8H18. Quand ces combustibles brûlent, ils réagissent avec l’oxygène gazeux pour former du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. Écris l’équation chimique équilibrée de cette réaction. Analyse les réactifs et les produits. Pourquoi ne fait-elle pas partie d’une des quatre familles de réactions étudiées dans ce chapitre ?

18. On utilise de la poudre de zinc pur pour récupérer l’or qui existe sous forme de composé. Comment classerais-tu cette réaction ? À quel type cette réaction ressemble-t-elle le plus ? Explique ton raisonnement.

19. Tu nettoies la salle de bain avec plusieurs produits de nettoyage diff érents. Tu te plains d’une forte odeur irritante. Qu’a-t-il pu se produire ? Pourquoi devrais-tu t’inquiéter ? Que devrais-tu faire par la suite ?

Communication C

20. Conçois une méthode pour modéliser les réactions de synthèse et de décomposition. Rédige des instructions détaillées et illustrées pour décrire ton modèle.

21. Analyse les problèmes environnementaux et de sécurité liés aux produits chimiques ci-après. Utilise des sources d’information pour les fi ches signalétiques et le SIMDUT pour trouver les risques potentiels et les incompatibilités. Trouve aussi les consignes de sécurité pour travailler avec ces produits chimiques dans un laboratoire. Des produits domestiques contiennent certains de ces produits chimiques. Cherche les consignes de sécurité et les avertissements indiqués sur leurs étiquettes. Résume tes découvertes dans un dépliant d’information.

a. hydroxyde de sodium (soude caustique, souvent présent dans les produits pour déboucher les éviers)

b. ammoniaque (souvent présent dans les nettoyants pour les vitres)

22. Explique quelles réactions de déplacement simple ne se produisent pas. Utilise la série d’activité.

23. Les produits chimiques réagissent les uns avec les autres de manière

prévisible. Tu ne connais que les réactifs et tu veux savoir quel type de réaction se produit. Crée un tableau séquentiel qui permette de répondre à cette question.

24. Certaines réactions chimiques peuvent avoir un impact négatif sur

l’environnement. D’autres peuvent régler des problèmes environnementaux. Suppose que tu es chimiste. Tu dois choisir une méthode pour nettoyer un déversement de pétrole. Tu peux laisser la nature s’en occuper ou utiliser des agents biologiques. Tu peux brûler le pétrole de manière contrôlée, utiliser des produits chimiques pour le disperser ou ramasser le pétrole en surface. Tu dois expliquer aux intervenants la ou les méthodes que tu choisis. Cherche les avantages et les inconvénients de chacune. Tu dois expliquer tout cela à une communauté côtière qui serait touchée par le déversement de pétrole.

Mise en application MA

25. Tu travailles comme technicienne ou technicien de laboratoire. Tu remarques que les fi ches signalétiques ont plus de cinq ans. Tu dois convaincre la personne responsable que c’est important d’avoir des fi ches signalétiques à jour. Que lui dirais-tu ?

26. Un convertisseur catalytique contient un catalyseur, il ne contient pas de matériau qui réagit avec les composés des gaz d’échappement de la voiture. Pourquoi est-ce important ?

27. On parle souvent de marées noires. Elles attirent beaucoup l’attention. Devrait-il y avoir un système de surveillance des déversements beaucoup plus petits ? Explique.

Chapitre 5 Les types de réactions chimiques 215