série 11-15

Collège Voltaire, 2014-2015
EXERCICES
LA RÉACTION
CHIMIQUE
Table des matières
Série 10 La réaction chimique 2015.................................................................................................................... 3
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
Série 11 La réaction chimique 2015.................................................................................................................... 7
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)
Série 12 La réaction chimique 2015.................................................................................................................. 12
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.
Série 13 La réaction chimique 2015.................................................................................................................. 15
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)
Série 14 La réaction chimique 2015.................................................................................................................. 19
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
www.dcpe.net/ eleve/ volt1234
Série 10
La réaction chimique
2015
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.1.
La réaction entre l’oxygène et le magnésium
a) 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 bec
Bunsen. 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 maintenant
fermement avec la pince métallique. Récupérez la substance formée dans le verre de
montre. 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 récupère
1.66 g de produit (poudre blanche) dans le verre de montre. Proposez une explication
pour 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
f) La masse des réactifs
différentes ou égales ?
...........……………………………
Substance formée
ayant réagi et celle des produits formés seront-elles
Ex.2.
La réaction entre le fer et le soufre
a) 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 .
c)
d)
Broyez les poudres à l’aide d’un pilon jusqu’à ce que les substances soient bien mélangées.
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.
En portant des lunettes de sécurité, allumez le bec Bunsen à feu doux et maintenez au moyen d’une pince en bois
l’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 même
quelques instants. Éteignez le bec Bunsen.
Lorsque tout le mélange est incandescent, introduisez prudemment l’éprouvette dans le bécher, de façon à briser
l’éprouvette. Le produit se dépose au fond du bécher.
Éliminez l’eau du bécher et récupérez le produit de la réaction (attention aux bris de verre).
e)
f)
g)
un mélange ? Expliquez.
Le contenu du mortier est-il un corps pur composé ou
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 nombres
d’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 soufre
par 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 pyrite
FeS2 . La pyrite est un des minéraux les plus abondants du globe. Elle
ressemble à l'or et autrefois on l'appelait "l'or des fous". La pyrite est
composée d’un anion disulfide (2 soufres liés ensembles) et un cation
ferrique.
Donnez la formule développée de l’anion (chaque soufre est entouré de 8
électrons externes et ils sont liés ensembles par une seule liaison (liaison
simple)).
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
→
I2(g)
→
2Br
I2(s)
Ex.4.
Équilibrez les équations chimiques suivantes :
Ex.5.
a)
CO2
+
H2O
b)
Mg
+
HCl
c)
Cl2
+
O2
→
Cl2O5
d)
O2
+
HI
→
H2O
e)
H2SO4
+
C6H12O6
→
O2
MgCl2
→
NaOH
+
→
+
+
H2
I2
Na2SO4
+
H2O
La nitroglycérine est un explosif utilisé dans la dynamite. Donnez l’équation équilibrée de
réaction 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 en
nitroglycérine C3H5(NO3)3 et en eau.
Ex.6.
La fermentation du vin est la transformation du glucose C 6H12O6 en éthanol CH3CH2OH et
en gaz carbonique CO2. Écrivez l’équation de cette réaction et équilibrez-la.
Série 11
La réaction chimique
2015
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.1.
Une question de concentration !
I
10 ml de sirop
dans 100 ml de solution aqueuse
II
20 ml de sirop
dans 100 ml de solution aqueuse
III
10 ml de sirop
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 les
autres solutions ?
Ex.2.
Soit 5g de KClO3 et 20 mL d'eau (voir vidéo : cliquez ici)
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
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.
Cl
Cl
Na+
Cl
Na+
Cl
Na+

H 2O
Na+
b) Que se passe-t-il lors de la dissolution du sucre C12H22O11 ? Faites un croquis.
Ex.5.
c C12H22O11
C12H22O11
C12H22O11
C12H22O11

H 2O
Soit une solution aqueuse de HCl
Observez si la solution conduit l'électricité. HCl est-il un électrolyte ? Si oui, donnez
l’équation de dissociation.
Ex.6.
Vous n’arrivez pas à dissoudre l’hydroxyde de magnésium dans l’eau. Que pourriez-vous
faire pour favoriser la dissolution ?
Ex.7.
On déconseille l’utilisation d’appareils électriques en présence d’eau pour limiter les
risques d’électrocution. Expliquez pourquoi ?
Si l’eau utilisée était de l’eau distillée, le risque serait-il plus grand ou plus faible ?
Pourquoi ?
Ex.8.
Les substances composées d’ions du tableau de solubilité se dissocient lorsqu’elles sont
solubles 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.9.
Complétez les deux équations de dissociation et équilibrez-les :
Ex.10.
…………………………………….
→
Ba 2+
…………………………………….
→
CH3COO- +
+
OHCa 2+
Après dissociation lors d’une dissolution, une simple évaporation du solvant permet de
retrouver 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
et dissociation
→
évaporation
……………….….…$
Série 12
La réaction chimique
2015
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.1.
Dégagement ou absorption d’énergie lors d’une réaction ?
Réaction exoénergétique
Réaction endoénergétique
(libération d’énergie)
(absorption d’énergie)
Énergie
Énergie
Produits
Réactifs
Énergie libérée
Énergie
absorbée
Produits
Réactifs
temps
temps
Dans les exemples ci-dessous, notez si la réaction absorbe ou libère de l’énergie et
précisez le type d’énergie (lumière, chaleur, etc…).
Expériences
Pile
observations :
Dissolution du nitrate d’ammonium
observations :
Électrolyse :
2H2O →
O2 + 2H2
Combustion de l’hydrogène :O2 + 2H2 →
observations :
2H2O observations :
Luminol
observations :
Photosynthèse
observations :
Ex.2.
Réaction spontanée ou non spontanée ?
Réaction spontanée
Réaction non spontanée
Une réaction chimique qui se déclenche
sans qu'il y ait un apport d'énergie
extérieur est dite spontanée.
Beaucoup de réactions ont besoin, pour avoir
lieu, qu'on fournisse de l'énergie, car il existe
une barrière énergétique, appelée énergie
d'activation, qui empêche la réaction d'avoir
lieu spontanément. L’énergie d’activation (E a)
est l’énergie minimale requise pour déclencher
la réaction chimique. Sans cette énergie, les
réactifs restent intacts et la réaction
chimique n’a pas lieu.
Énergie
Énergie
Énergie
d’activation
Réactifs
Réactifs
Produits
Produits
temps
temps
Parmi les exemples montrés précédemment, certains étaient spontanés, d'autres pas :
2Mg
+
O2
→
2MgO
observations :
NH3
+
2H2O
8 Zn
HCl
→
+
S8
→
O2
→
+
NH4Cl
observations :
2H2
observations :
8 ZnS
observations :
Ex.3.
Vous effectuez une réaction dans un bécher et vous observez en posant vos mains autour
de 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 ?
Ex.5.
6 CO2 +
6 H2O
C6H12O6 +
6 O2
→
→
C6H12O6 + 6 O2
6 CO2
+
6 H2O
a) Qu’est-ce qu’un enzyme ?
b) Dessinez les graphiques de l'énergie en fonction du temps d'une réaction
endoénergétique avec et sans enzyme ?
Série 13
La réaction chimique
2015
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.1.
Soit une solution aqueuse de CuSO 4 (sulfate de cuivre(II)) et une solution aqueuse de
NaOH (hydroxyde de sodium). Mélangez les deux solutions et observez. Notez vos
observations et expliquez.
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.
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)
c)
→
K2SO4
+
d)
e)
→
BaCl2
+
+
Cr(OH)3
→
→
Cu2+
KNO3
Ca3(PO4)2 +
Na2CO3
Na2SO4
→
f)
CrI
+
g)
(CH3COO)2Zn
fluorure d'ammonium
+
CO 32-
→
→
Ex.5.
Proposez un réactif (molécule ou composé ionique) permettant de précipiter Ni++ sous
2-
forme de sulfure S . Donnez l’équation équilibrée de cette réaction de précipitation .
Ex.6.
On mélange plusieurs solutions et les ions suivants se retrouvent dans un même mélange :
K+,
Na+,
Ag+
FCO32NO3La 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
Réactif
spécifique
Ion
spécifique
Formule
du précipité
SO4– –
Cl –
Fe ++
BaCl2
AgNO3
NaOH
Ba++
Ag+
OH –
BaSO4
AgCl
Fe(OH)2
Fe +++
NaOH
OH –
Fe(OH)3
++
NaOH
OH –
Cu(OH)2
Cu
Aspect du précipité
Précipité blanc
Précipité blanc
Précipité vert
Précipité
rouille
Précipité bleu
Afin de déterminer la composition d’une solution inconnue, vous la testez avec du nitrate
d’argent, de l’hydroxyde de sodium et du chlorure de baryum. Avec NaOH, on observe la
formation d'un précipité bleu, avec BaCl 2 rien ne se passe, et avec AgNO 3 un précipité
blanc apparaît. Donnez le sel contenu dans la solution
(voir les vidéos : www.dcpe.net//video/dissolution precipitation/ch1-reactif specifique.mp4
http://www.dcpe.net//video/dissolution precipitation/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
Ca 2+
Mg 2+
Na +
K+
SO42Cl HC03-
Ex.9.
Concentration en mg/l
45.6
6.1
4.12
2.02
43.8
5.7
117.8
Série 14
La réaction chimique
2015
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.1.
Voici des substances acides ou basiques :
HBr
KOH
HCl
NaOH
H 2S
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 pouvezvous observer ? Comment se nomment les deux familles ?
Ex.2.
Voici des substances :
HF
KOH
H2CO3
NaCl
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.
1.
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 réaction
b) 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 H 2SO4 ?
- s’il y a deux fois plus de molécules de NaOH que de molécules de H 2SO4 ?
- s’il y a trois fois plus de molécules de NaOH que de molécules de H 2SO4 ?
Ex.5.
Choisissez l’acide et l’hydroxyde convenable permettant d’obtenir comme produit le
phosphate 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 :
K+
PO43-
H2O
K+
+
H2O
K+
H2O
a) Modélisez la situation avant la réaction pour arriver aux produits dessinés (cidessus). Mettez une légende.
b) Donnez l’équation équilibrée de cette réaction de neutralisation.
Ex.7.
Soit la modélisation (modèle compact ci-dessous) des produits formés après la réaction
de neutra
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 ?

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