1CH/ Exercices/ Réaction chimique/ 2017-2018

EXERCICES

LA RÉACTIONCHIMIQUE

http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ch1-reaction.pdf

Table des matièresSérie 11...................................................................................................................................................................... 2

Comprendre la signification de réactif, produit et réaction.......................................................2Comprendre la différence entre une réaction chimique et un changement d'état......................2Écrire et équilibrer une équation d'une réaction chimique........................................................2À partir d'une description d'une réaction, écrire l'équation de la réaction................................2

Série 12..................................................................................................................................................................... 6Comprendre la notion de solution, solvant, soluté, concentration, soluble, insoluble, solution saturée, sursaturée, dissolution et dissociation..........................................................................6Écrire et équilibrer une équation d'une dissociation..................................................................6Modéliser une équation d'une dissociation avec un modèle type boule (modèle compact)......6

Série 13.................................................................................................................................................................... 11 Écrire et équilibrer une équation (globale et ionique) d'une réaction de précipitation...........11Modéliser une équation de précipitation avec un modèle type boule (modèle compact.........11Identifier un ion avec une réaction de précipitation (réactif spécifique).................................11

Série 14.................................................................................................................................................................... 16Comprendre la notion d'acide et de base.................................................................................16Écrire et équilibrer une équation (globale et ionique) de neutralisation.................................16Comprendre le lien entre pH et milieu acide,neutre ou basique (sans calcul)........................16Comprendre le rôle d’un indicateur de pH..............................................................................16

Série 15................................................................................................................................................................... 20Comprendre la notion de réaction endo ou exoénergétique/thermiques.................................20Déterminer le type de réaction : endo ou exoénergétique, spontané ou non spontané............20Esquisser et expliquer le graphique de l'évolution d’énergie en fonction du temps pour des réactions endo ou exoénergétiques..........................................................................................20

www.dcpe.net/ eleve/ volt1234

Série 11 Objectifs

✔ Comprendre la signification de réactif, produit et réaction ✔ Comprendre la différence entre une réaction chimique et un changement d'état✔ Écrire et équilibrer une équation d'une réaction chimique ✔ À partir d'une description d'une réaction, écrire l'équation de la réaction

▶ex-ch1-reaction.pdf

Ex.1.La réaction entre l’oxygène et le magnésiuma) Le magnésium est-il un corps pur simple ou composé ? Donnez le symbole du

magnésium. Notez sa couleur, son état physique et son aspect.

b) Allumez un bec Bunsen à feu doux. Placez un verre de montre à proximité du becBunsen. Saisissez un ruban de magnésium au moyen d’une paire de pince métallique.

Portez des lunettes et ne fixez pas la flamme lors de la réaction.Introduisez l’extrémité du ruban de magnésium dans la flamme, en le maintenantfermement avec la pince métallique. Récupérez la substance formée dans le verre demontre. Donnez l’état physique, la couleur et l’aspect de la substance formée.

c) Lorsque un ruban de magnésium de 1 gramme est brûlé dans la flamme, on récupère1.66 g de produit (poudre blanche) dans le verre de montre. Proposez une explicationpour le gain de masse lors de cette réaction.

d) Après réaction, obtient-on un mélange, un corps pur simple ou un corps pur composé ?

e) Proposez l’équation de la réaction chimique.

……………………………………………………………. ...........……………………………Substances de départ Substance formée

f) La masse des réactifs ayant réagi et celle des produits formés seront-ellesdifférentes ou égales ?

1CH / Réaction chimique/ Février 2018

Ex.2.La réaction entre le fer et le soufrea) À l’aide d’une spatule et d’une balance, pesez environ 1.75 g de poudre de fer et 1 g de poudre de soufre sur deux

feuilles de papier. Donnez la formule brute du soufre alpha en poudre (voir laboratoire :chauffage du soufre) et le symbole du fer. Notez leur couleur et leur aspect.

b) Versez les deux poudres dans un mortier. Le contenu du mortier est-il un corps pur composé ouun mélange ? Expliquez.

c) Broyez les poudres à l’aide d’un pilon jusqu’à ce que les substances soient bien mélangées.d) Pliez un papier pour former un entonnoir (forme de bec). A l’aide de cet entonnoir, transvasez le contenu du mortier

dans une éprouvette.Parallèlement , introduisez environ 200 ml d’eau dans un bécher.

e) En portant des lunettes de sécurité, allumez le bec Bunsen à feu doux et maintenez au moyen d’une pince en boisl’éprouvette légèrement inclinée au-dessus de la flamme. Lorsque le contenu de l’éprouvette commence à réagir(incandescence rouge), retirez rapidement l’éprouvette de la flamme et observez la réaction qui continue d’elle mêmequelques instants. Éteignez le bec Bunsen.

f) Lorsque tout le mélange est incandescent, introduisez prudemment l’éprouvette dans le bécher, de façon à briserl’éprouvette. Le produit se dépose au fond du bécher.

g) Éliminez l’eau du bécher et récupérez le produit de la réaction (attention aux bris de verre).g) Après réaction entre le fer et le soufre, quelles substances pourraient se former ?

Donnez les formules brutes de ces produits et justifiez à l’aide des nombresd’oxydation.

h) Proposez des équations des réactions chimiques entre le soufre et le fer.

i) Lors de votre expérience, la réaction forme le produit contenant le moins de soufrepar rapport au fer. Quelle réaction a eu lieu dans votre éprouvette?

j) L’assemblage de fer et de soufre le plus courant sur terre est la pyriteFeS2 . La pyrite est un des minéraux les plus abondants du globe. Elleressemble à l'or et autrefois on l'appelait "l'or des fous". La pyrite estcomposée d’un anion disulfide (2 soufres liés ensembles) et un cationferrique. Donnez la formule développée de l’anion (chaque soufre est entouré de 8électrons externes et ils sont liés ensembles par une seule liaison (liaisonsimple)).

Quel est le nombre d’oxydation du fer dans la pyrite?

Ex.3.Parmi les phénomènes suivants, lesquels correspondent à des réactions chimiques ? Si non, de quoi s’agit-il ?

une explosion

un morceau de beurre qui fond

la digestion

la rosée

la fermentation du sucre en alcool

Br2 → 2Br

I2(g) → I2(s)

Ex.4.Équilibrez les équations chimiques suivantes :

a) CO2 + H2O → C6H12O6 + O2

b) Mg + HCl → MgCl2 + H2

c) Cl2 + O2 → Cl2O5

d) O2 + HI → H2O + I2

e) H2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O

Ex.5.La nitroglycérine est un explosif utilisé dans la dynamite. Donnez l’équation équilibrée deréaction permettant la fabrication de la nitroglycérine à partir des indications suivantes.La glycérine C3H5(OH)3 réagit avec l’acide nitrique HNO3 , les réactifs se transforment ennitroglycérine C3H5(NO3)3 et en eau.

Ex.6.La fermentation du vin est la transformation du glucose C6H12O6 en éthanol CH3CH2OH eten gaz carbonique CO2. Écrivez l’équation de cette réaction et équilibrez-la.

Série 12

Objectifs✔ Comprendre la notion de solution, solvant, soluté, concentration, soluble, insoluble, solution

saturée, sursaturée, dissolution et dissociation✔ Écrire et équilibrer une équation d'une dissociation✔ Modéliser une équation d'une dissociation avec un modèle type boule (modèle compact)

▶ex-ch1-reaction.pdf

Ex.1.Une question de concentration !

I II III

10 ml de sirop 20 ml de sirop 10 ml de sirop

dans 100 ml de solution aqueuse dans 100 ml de solution aqueuse dans 200 ml de solution aqueuse

a) Quelle substance est le soluté ?

b) Quelle substance est le solvant ?

c) Quelle est la solution la plus concentrée ? Combien de fois plus concentrée que lesautres solutions ?

Ex.2.Soit 5g de KClO3 et 20 mL d'eau Voir vidéo : ▶ ids-solubilite.mp4

a) Que pouvez-vous observer lorsque l'on mélange à froid ces deux substances?b) Que pouvez-vous observer après avoir chauffé le mélange?c) Que pouvez-vous observer lors du refroidissement de la solution?d) Rédigez un texte pour expliquer vos observations et utilisez les mots suivants :soluble,insoluble, sursaturée et dissolution

1CH / Réaction chimique/ Mars 2018

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Na+

Na+

Na+

Na+

c

Ex.3.Soit les substances suivantes : CaCO3, KBr ,CuBr2 ,FeCl2 ,FeF2

a) Selon le tableau de solubilité: - quelles sont les substances ci-dessus solubles dans l’eau?

- donnez les cations qui sont toujours solubles dans l’eau ?

b) Est-ce que la règle* est-elle confirmée par le tableau de solubilité ?*Règle : les substances contenant un ion de la première colonne du tableau

périodique ou le ion NH4+ sont solubles

c) Pour savoir si une substance est soluble, quelle est la manière la plus précise : la règle ou le tableau?

Ex.4.Que se passe-t-il lorsqu’un soluté se dissout dans l’eau ?

Après avoir vu l’animation concernant la dissolution du NaCl et du sucre, répondez aux questions suivantes.

a) Que se passe-t-il lors de la dissolution du NaCl? Faites un croquis.

b) Que se passe-t-il lors de la dissolution du sucre C12H22O11 ? Faites un croquis.

C12H22O11 C12H22O11

C12H22O11 C12H22O11

Ex.5.Vous n’arrivez pas à dissoudre l’hydroxyde de magnésium dans l’eau. Que pourriez-vousfaire pour favoriser la dissolution ?

Ex.6.On déconseille l’utilisation d’appareils électriques en présence d’eau pour limiter lesrisques d’électrocution. Expliquez pourquoi ?

Si l’eau utilisée était de l’eau distillée, le risque serait-il plus grand ou plus faible ?Pourquoi ?

Ex.7.Les substances composées d’ions du tableau de solubilité se dissocient lorsqu’elles sontsolubles dans l’eau. Y a-t-il dissociation des substances suivantes dans l’eau ? Si oui,donnez l’équation de dissociation et équilibrez-la.

a) K3PO4

b) Ni(OH)2

c) (CH3COO)3Fe

d) AgCl

e) PbI2

f) Mn(NO3)2

g) CaSO4

Est-ce que toutes les substances solubles dans l’eau se dissocient-elles ?

Ex.8.Complétez les deux équations de dissociation et équilibrez-les :

……………………………………. → Ba 2+ + OH-

……………………………………. → CH3COO- + Ca 2+

Ex.9.Après dissociation lors d’une dissolution, une simple évaporation du solvant permet deretrouver le soluté sous sa forme originelle.

Exemple :le soluté Cr2(SO4)3 dans l’eau, complétez les équations et équilibrez-les.

Cr2(SO4)3 → ……….…………………………. → ……………….….… dissolution évaporation et dissociation

Série 13

Objectifs✔ Écrire et équilibrer une équation (globale et ionique) d'une réaction de précipitation✔ Modéliser une équation de précipitation avec un modèle type boule (modèle compact✔ Identifier un ion avec une réaction de précipitation (réactif spécifique)

▶ex-ch1-reaction.pdf

Ex.1.Soit une solution aqueuse de CuSO4 (sulfate de cuivre(II)) et une solution aqueuse deNaOH (hydroxyde de sodium). Mélangez les deux solutions et observez. Notez vosobservations et expliquez. ▶ ch1-precipitation.mp4

Ex.2.Donnez l’équation globale et ionique de la réaction proposée ci-dessous. Précisez quels

sont les ions spectateurs. Expliquez en faisant une modélisation de la réaction. ▶ ch1-precipitationPbI2.mp4

Pb(NO3) 2 + KI →

Ex.3.Un chimiste mélange une solution aqueuse de chlorure de fer (III) avec une solution

aqueuse d'hydroxyde de sodium. Il observe la formation d’un précipité. Donnez les

équations globale et ionique de la réaction observée. Précisez quels sont les ions

spectateurs.

Ex.4.Complétez les équations globales de précipitation suivantes, équilibrez-les et indiquez le

précipité.a) NaOH + NiCl2 → b) → KNO3 + Cr(OH)3

c) K2SO4 + BaCl2 → d) → Ca3(PO4)2 + Na2SO4

e) Cu2+ + Na2CO3 → f) CrI + fluorure d'ammonium → g) (CH3COO)2Zn + CO3

2- →

Ex.5.Proposez un réactif (molécule ou composé ionique) permettant de précipiter Ni++ sous

forme de sulfure S2-. Donnez l’équation équilibrée de cette réaction de précipitation .

1CH / Réaction chimique/ Mars 2018

Ex.6.On mélange plusieurs solutions et les ions suivants se retrouvent dans un même mélange :

K+, Na+, Ag+ F- CO32- NO3

-

La concentration de chaque ion est supérieure à 1 g/l. Le mélange est-il une solution ?

Justifiez.

Ex.7.Soit le tableau des réactions spécifiques des ions ci-dessous :

Ion cherché Réactifspécifique

Ionspécifique

Formuledu précipité

Aspect du précipité

SO4– – BaCl2 Ba++ BaSO4 Précipité blanc

Cl – AgNO3 Ag+ AgCl Précipité blancFe ++ NaOH OH – Fe(OH)2 Précipité vert

Fe +++ NaOH OH – Fe(OH)3Précipité

rouilleCu ++ NaOH OH – Cu(OH)2 Précipité bleu

Afin de déterminer la composition d’une solution inconnue, vous la testez avec du nitrated’argent, de l’hydroxyde de sodium et du chlorure de baryum. Avec NaOH, on observe laformation d'un précipité bleu, avec BaCl2 rien ne se passe, et avec AgNO3 un précipitéblanc apparaît. Donnez le sel contenu dans la solution Vidéos de l’expérience : ▶ ch1-reactif specifique.mp4

▶ ch1-reactif specifique inconnu.mp4

Ex.8.Lorsqu’une partie de l’eau s’évapore dans un verre des traces blanches apparaissent,

quelle substance peu soluble forme ce solide blanc ? Que s’est-il passé lors de

l’évaporation d’une partie de l’eau pour que le solide blanc puisse se former ?

Eau du lac Léman Concentration en mg/l

Ca 2+ 45.6Mg 2+ 6.1Na + 4.12K+ 2.02

SO42- 43.8

Cl - 5.7HC03

- 117.8

Concours : Jardins artificiels Mars-avril 2018

Site du chimiscope : https://scienscope.unige.ch/chimiscope/

Quelques conseils

- Les substances fournies ne sont pas dangereuses, tant qu'elles ne sont pas en contact direct avec la peau, les yeux et les muqueuses des participants. A titre d'analogie, leur manipulation représente un risque comparable à celui des poinçons et paires de ciseaux utilisés par les élèves du Primaire; tant que les précautions adéquates sont prises, il n'y a aucun risque. - Pour prendre la mesure des précautions, nous vous invitons à prendre connaissance des fiches de sécurité disponibles sur notre page web (https://scienscope.unige.ch/chimiscope/2018/02/18/jardins-artificiels-grand-concours/); ceci facilitera votre travail en toute sérénité avec les substances contenues dans les kits. - Pour les enseignant-e-s qui tiennent à faire manipuler les sels par leurs élèves, nous préconisons l'utilisation de gants en latex et de lunettes de laboratoire principalement pour rassurer les élèves, tant que les mesures élémentaires de précaution indiquées ci-dessus sont respectées avec bon sens.

- La dilution de la solution de silicate, l'ensemencement par les sels, puis la croissance desjardins chimiques, peuvent être effectués en moins de 30min. Ce sont toutes les opérations en amont (choix artistique de l'œuvre à réaliser) et en aval (mise en scène, photographies, dessins/schémas/haïkus/protocole/etc., mise en forme de l'ensemble sur une seule page A4) qui prendront autant de temps que vous jugerez utile d'investir! - Quelques petits tuyaux et rappels: Utilisez un petit volume (p.ex. 5-10mL) de votre solution de silicate prête à l'emploi pour un test rapide avec 1-2 cristaux, pour estimer le déroulement de la croissance, avant création de votre œuvre. N'oubliez pas de nous retourner (p.ex. avec votre œuvre) toutes les substances non utilisées, pour élimination dans les règles de l'art par nos bons soins.

Série 14

Objectifs✔ Comprendre la notion d'acide et de base ✔ Écrire et équilibrer une équation (globale et ionique) de neutralisation✔ Comprendre le lien entre pH et milieu acide,neutre ou basique (sans calcul)✔ Comprendre le rôle d’un indicateur de pH

▶ex-ch1-reaction.pdf

Ex.1.Voici des substances acides ou basiques : HBr KOH HCl NaOH H2S Sr(OH)2 H2SO4

a) Certaines substances ont des points communs. Classez les substances selon ces points communs en deux familles et expliquez votre classement.

b) Lorsque ces substances sont dissoutes dans l’eau, elles se dissocient. Donnez l’équation de dissociation de deux substances de chaque famille. Quelle pouvez-vous observer ? Comment se nomment les deux familles ?

Ex.2.Voici des substances : HF KOH H2CO3 KI a) Sont-elles des acides ou des bases selon Arrhenius ? Justifiez.

b) Lors de la dissolution ce ces substances dans l'eau, donnez une indication (approximativement) sur le pH de la solution.

Ex.3.Complétez les réactions de neutralisation suivantes et équilibrez-les.

a) H2SO4 + LiOH →

b) Ca(OH)2 + H3PO4 →

c) → H2O + Fe(NO3)3

d) → H2O + K2SO3

Donnez l’équation ionique de la réaction (b) et (d).

Ex.4.On ajoute de l’hydroxyde de sodium à de l’acide sulfurique.

a) Donnez l’équation globale équilibrée de la réactionb) Si j’ajoute quelques gouttes de bleu de bromothymol (jaune en milieu acide, vert

en milieu neutre et bleu en milieu basique), quelle couleur aura la solution :- s’il y a autant de molécules de NaOH que de molécules de H2SO4 ?- s’il y a deux fois plus de molécules de NaOH que de molécules de H2SO4 ?- s’il y a trois fois plus de molécules de NaOH que de molécules de H2SO4 ?

1CH / Réaction chimique/ Avril 2018

Ex.5.Choisissez l’acide et l’hydroxyde convenable permettant d’obtenir comme produit lephosphate de potassium. Donnez les équations globale et ionique équilibrées.

Ex.6.Soit la modélisation (modèle compact ci-dessous) des produits formés après la réaction de neutralisation :

→

a) Modélisez la situation avant la réaction pour arriver aux produits dessinés (ci-dessus). Mettez une légende.

b) Donnez l’équation équilibrée de cette réaction de neutralisation.

Ex.7.Un photographe utilise pour ses travaux de laboratoire trois liquides incolores dont l'un est chimiquement neutre, le deuxième acide et le troisième basique. Il conserve ces trois produits dans trois récipients identiques marqués des lettre N, A et B. Un jour, il s'aperçoit que les lettres sont effacées. Il se souvient alors avoir un jour testé ces produits avec certaines boissons et ressort le tableau qu'il avait établi à cette occasion :

Milieu acide Milieu neutre Milieu basique

Thé noir Brun clair Brun foncé Brun foncé

Jus de carotte Orange Orange Orange

Jus de mûre Rouge Rouge Bleu-vert

Après avoir numéroté de 1 à 3 les récipients, il laisse tomber une goutte du liquide 1 dans le thé noir et constate que le thé reste brun foncé. Il effectue alors la même manipulation avec le liquide 2 et constate le même résultat.

a) Le photographe connaît à ce moment-là le contenu de l'un de ces récipient. Lequel ? Expliquez.

b) Quel unique test supplémentaire doit-il effectuer pour déterminer le contenu des deux autres récipients ?

K+

K+H2O

H2O

H2O PO

4

3-

K+

Série 15

Objectifs✔ Comprendre la notion de réaction endo ou exoénergétique/thermiques ✔ Déterminer le type de réaction : endo ou exoénergétique, spontané ou non spontané✔ Esquisser et expliquer le graphique de l'évolution d’énergie en fonction du temps pour des

réactions endo ou exoénergétiques.

▶ex-ch1-reaction.pdf

Ex.1.Dégagement ou absorption d’énergie lors d’une réaction ?

Réaction exoénergétique (libération d’énergie)

Réactifs

Produits

Réaction endoénergétique(absorption d’énergie)

Produits

Réactifs

Dans les exemples ci-dessous, notez si la réaction absorbe ou libère de l’énergie etprécisez le type d’énergie (lumière, chaleur, etc…).

Expériences

Pile observations :

Dissolution du nitrate d’ammonium observations :

Énergie

Énergie libérée

temps

Énergie absorbée

temps

Énergie

1CH / Réaction chimique/ Mai 2018

Électrolyse : 2H2O → O2 + 2H2 observations :

Combustion de l’hydrogène :O2 + 2H2 → 2H2O observations :

Luminol observations :

Photosynthèse observations :

Énergie

Énergie d’activation

Ex.2.Réaction spontanée ou non spontanée ?

Réaction spontanée

Une réaction chimique qui se déclenchesans qu'il y ait un apport d'énergieextérieur est dite spontanée.

Réactifs

Produits

Réaction non spontanée

Beaucoup de réactions ont besoin, pour avoirlieu, qu'on fournisse de l'énergie, car il existeune barrière énergétique, appelée énergied'activation, qui empêche la réaction d'avoirlieu spontanément. L’énergie d’activation (Ea)est l’énergie minimale requise pour déclencherla réaction chimique. Sans cette énergie, lesréactifs restent intacts et la réactionchimique n’a pas lieu.

Réactifs

Produits

Parmi les exemples montrés précédemment, certains étaient spontanés, d'autres pas :

2Mg + O2 → 2MgO observations :

NH3 + HCl → NH4Cl observations :

tempstemps

Énergie

2H2O → O2 + 2H2 observations :

8 Zn + S8 → 8 ZnS observations :

Ex.3.Vous effectuez une réaction dans un bécher et vous observez en posant vos mains autourde celui-ci qu’il est très chaud. Que pouvez-vous dire à propos de cette réaction ?

Ex.4.Soit les deux réactions biologiques suivantes. A quels phénomènes correspondent-elles ? Pouvez-vous dire la ou lesquelles sont exoénergétiques ou endoénergétiques ?

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

Ex.5.a) Qu’est-ce qu’un enzyme ?b) Dessinez les graphiques de l'énergie en fonction du temps d'une réactionendoénergétique avec et sans enzyme ?