Physique Chimie en 3ème

1. Réaction de l'acide chlorhydrique avec le fer

Nous allons vous montrer ici comment, sans jamais voir les atomes, nous pouvons découvrir ce qui se passe dans une réaction chimique. En utilisant des indices, des preuves, nous allons comme dans une enquête policière, découvrir peu à peu ce qui s'est passé.

1.1. Début de l'expérience

Nous versons dans un tube à essai une solution d'acide chlorhydrique. Cette solution contient les ions H⁺ et les ions Chlorure (Cl^-). Nous ajoutons du fer sous la forme de laine de fer (Enchevêtrement de filaments très fin de fer). Un bouchon est placé en haut du tube et nous observons ce qu'il se passe.

Que voyons nous apparaître dans ce tube, et qui remonte à la surface de la solution ?
Pourquoi le bouchon est-il violemment expulsé au bout de quelques minutes ?


Approchons une allumette enflammée de l'extrémité du tube à essai et enlevons le bouchon.
Que se passe t-il ?

Nous observons une petite explosion. Le gaz produit est donc un gaz inflammable.

la réaction chimique de l'acide chlorhydrique avec le fer étant assez lente, nous allons laisser notre tube pendant 24H et poursuivre notre investigation plus tard.

1.2. Poursuivons notre investigation (24H plus tard)

Le fer a totalement disparu de la solution. Où est-il passé ?
Essayons de comprendre en utilisons nos compétences. Prélevons un peu de la solution obtenue que nous versons séparément dans deux tubes à essai.
Dans le premier tube à essai nous versons quelques gouttes d'hydroxyde de sodium. Dans le deuxième tube, nous versons quelques gouttes de nitrate d'argent. Aidez vous du tableau de tests : Mettre en oeuvre des tests caractéristiques
Que voyez vous ? Que pouvons nous en déduire ?

1.3. Écriture de l'équation chimique

Avec toutes les informations que nous possédons, il est maintenant possible d'écrire notre équation chimique :

Réécrivons cette équation chimique à l'aide de formules brutes :

Dans une réaction chimique, les atomes ne disparaissent jamais. Nous voyons que le fer s'est transformé en ion Fe²⁺. L'ion hydrogène n'apparaît plus à droite. Par conséquent comme il ne peut avoir disparu, l'hydrogène fait forcément partie du gaz inconnu. En cherchant sur internet "gaz hydrogène" nous trouvons la formule de ce gaz : H₂. De plus c'est un gaz extrêmement inflammable, ce qui a été confirmé par l'explosion.

Réécrire cette équation chimique en remplaçant le terme "gaz inconnu" par H₂, puis équilibrez cette équation afin d'obtenir le même nombre d'atomes de chaque côté de la flèche.

1.4. Élément chimique spectateur

Lorsqu'un élément chimique est présent de façon identique dans les réactifs et dans les produits, il est appelé : élément spectateur.

L'élément spectateur est un élément qui n'intervient pas dans la réaction. Il n'est pas modifié par cette réaction.
Exemple ici l'ion sulfate (SO₄^2-) dans la réaction chimique du fer avec l'acide sulfurique :

Il est autorisé de supprimer un élément spectateur pour simplifier une équation chimique.

L'équation devient alors :

Notez que l'équation complète montre que l'ensemble des charges électriques s'annulent entres-elles à la fois dans les réactifs, mais aussi dans les produits, ce qui correspond à la réalité.
L'inconvénient de la version simplifiée de l'équation chimique, c'est que justement elle n'est plus capable de montrer la neutralité électrique. Son avantage par contre est de montrer de façon plus évidente ce qui se transforme.

Recherchez l'élément spectateur dans l'équation chimique de l'acide chlorhydrique avec le fer, et réécrivez l'équation sous sa forme simplifiée. Comparez avec l'équation utilisant l'acide sulfurique. Conclusion ?