Combustion de fer, pile électrochimique, synthèse, acide chlorhydrique

Combustion de fer, pile électrochimique, synthèse, acide chlorhydrique.

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Combustion du fer.
La poudre de fer brûle dans l'air. Cette transformation donne de l'oxyde de fer.
Avec quel gaz le fer réagit-il lors de cette combustion ? Préciser son nom et sa formule.
Le fer réagit avec le diogygène de l'air ( O₂).
Quels sont les réactifs de cette combustion ?
Les réactifs sont le fer et le dioxygène.
L'oxyde de fer formé lors de la combustion du fer a pour formule Fe₃O₄.
On veut faire réagir cette poudre de fer avec de l'acide chlorhydrique.
Ecrire et équilibrer l'équation bilan de cette transformation.
3 Fe(s) + 2O₂(g) ---> Fe₃O₄(s).
Quel serait la valeur du pH de cette solution d'acide ? pH = 1,5 ou pH = 12,5. Justifier.
Une solution acide a un pH inférieur à 7 à 25°C. La solution d'acide chlorhydrique a un pH égal à 1,5.
Il se forme un gaz et des ions fer (II) lors de cette transformation.
Quel est le test de reconnaissance de l'ion fer (II) ? Préciser le résultat de ce test.
L'ion fer (II) donne en présence d'hydroxyde de sodium ( ou soude ) un précipité vert foncé d'hydroxyde de fer (II Fe(OH)₂.
Quel est le gaz qui se produit ? Préciser comment l'identifier.
Il se forme du dihydrogène H₂. Présenter une allumtette enflammée à la sortie du tube à essai, en entend une petite détonation.
Une éraflure sur une carosserie en acier ( alliage contenant du fer ) provoque l'apparition de rouille
Quels facteurs accélèrent cette oxydation dans l'air et sur une île ?
En présence de dioxygène, en milieu humide, le fer s'oxyde. Cette oxydation est accélérée en présence d'eau salée et par une augmentation de la température.

Piles électrochimiques.
Pour construire une pile électrochimique on utilise une solution de sulfate de cuivre de couleur bleue.
Il se forme un précipité bleu lorsque l'on ajoute de la soude dans la solution de sulfate de cuivre.
Donner le nom de l'ion ainsi mis en évidence et préciser sa formule.
L'ion cuivre (II), Cu²⁺, entouré de molécules d'eau, est responsable de la couleur bleue de la solution de sulfate de cuivre.
On réalise une pile électrochimique puis on branche un voltmètre à ses bornes suivant le schéma ci-dessous. On mesure une tension de 0,6 V.

Sous quelle forme se trouve l'énergie stockée dans la pile ?
Une pile stocke de l'énergie sous forme chimique.
Sous quelle forme cette énergie est-elle transformée lorsque la pile débite ?
Une pile convertit de l'énergie chimique en énergie électrique.
On constate que la solution se décolore au bout d'un certain temps d'utilisation de la pile.
A quoi est due cette décoloration ?
Les ions cuivre (II) sont réduits en cuivre métallique et disparaissent progressivement de la solution.
La pile s'arrête lorsqu'elle est usée. Pourquoi ?
Au moins l'un des réactifs a été entièrement consommé.

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Synthèse d'une espèce chimique.
Le parfum de banane est du essentiellement à une molécule appelée éthanoate d'isoamyle. Pour synthétiser cette molécule, on prépare un mélange constitué d'acide éthanoïque, d'alcool isoamylique et quelques gouttes d'acide sulfurique. On chauffe le mélange dans un montage à reflux pendant environ 30 minutes. La transformation chimique produit de l'éthanoate d'isoamyle et de l'eau..
Quels sont les réactifs et les produits ?
Les réactifs sont l'acide éthanoïque et l'alcool isoamylique ; les produits sont l'éthanoate d'isoamyle et l'eau.
Ecrire le bilan de cette transformation chimique.
Acide éthanoïque + alcool isoamylique = éthanoate d'isoamyle + eau.
Citer un avantage à réaliser la synthèse de cette molécule qui existe dans la nature.
La molécule obtenue par synthèse coûte moins cher que la même molécule extraite des bananes.
Réaliser le schéma annoté de cette expérience.

Acide chlorhydrique.
On utilise des batteries contenant de l'acide chlorhydrique pour les installations solaires.
On dispose de deux solutions d'acide chlorhydrique dont les pH valent respectivement 2 et 4,5. Quelle est la solution la plus acide ? Pourquoi ?
La solution la plus acide a le plus petit pH. La solution la plus acide est la plus concentrée en ion oxonium H⁺aq.
Citer deux méthodes permettant de déterminer le pH d'une solution aqueuse.
Le pHmètre donne une valeur précise du pH d'une solution ; le papier indicateur universel de pH et sa gamme de teintes donne une valeur approximative du pH ( à une unité près).
Citer le danger lié à la manipultion des solutions d'acide chlorhydrique concentrées.
Ces solutions sont corrosives et peuvent provoquer des brûlures.
Que faire si on reçoit de l'acide chlorhydrique sur les mains ?
Il faut rapidement se laver les mains à grande eau.
Donner le nom et la formule de l'ion responsable de l'acidité des solutions aqueuses.
L'acidité est due à la présence de l'ion oxonium H₃O⁺aq, souvent noté H⁺aq.
L'acide chlorhydrique contient des ions chlorures. Quel est le test d'identification des ions chlorures ? Préciser le résultat de cet test.
En présence d'ion argent Ag⁺aq, les ions chlorures Cl^-aq donnent un précipité blanc de chlorure d'argent AgCl(s).
Parfois lors de la charge des batteries il se forme un gaz : le dihydrogène.
Comment identifie-t-on ce gaz au laboratoire ?
Présenter une allumtette enflammée à la sortie du tube à essai, contenant du dihydrogène, en entend une petite détonation.

Sous une chaussure de football, il y a des crampons en aluminium ou à base de fer.
Dans quelle catégorie commune peut-on classer le fer et l'aluminium ?
Le fer et l'aluminium sont des métaux.
L'atome de fer possède 26 charges positives.
Où sont les charges positives dans l'atome ?
Les charges positives sont dans le noyau de l'atome.
Combien l'atome de fer posède-t-il de charges négatives ? Justifier.
L'atome étant électriquement neutre, il possède autant de charges positives que de charges négatives.
Quel nom donne-t-on aux particules chargées négativement ?
Les particules négatives sont des électrons.
Si on place le fer en présence d'acide chlorhydrique, il se produit une réaction chimique.
Entourer le pictogramme de sécurité que l'on trouve sur une bouteille d'acide chlorhydrique.
Quelle est la réaction qui se produit parmi a), b) ou c) ?
a) fer + acide chlorhydrique ---> dihydrogène + solution de chlorure de fer (II)
b) fer + H⁺ ---> soude + solution de chlorure de fer (II)
c) fer + acide chlorhydrique ---> dihydrogène + solution de chlorure de fer (III)
La proposition a) est correcte.
L'eau de Javel est une solution aqueuse de pH ~11.
L'eau de javel est-elle acide, basique ou neutre ?
Une solution basique a un pH supérieur à 7 à 25°C.
Comment peut-on mesurer le pH d'une solution ?
Le pHmètre donne une valeur précise du pH d'une solution ; le papier indicateur universel de pH et sa gamme de teintes donne une valeur approximative du pH ( à une unité près).

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