Équations de réaction avec des ions

1. a)Ni²⁺ et SO₄²⁻ (sulfate de nickel) ; Na⁺ et HO⁻ (soude). Les ions Na⁺ et SO₄²⁻ ne réagissent pas : ils sont spectateurs. (1)
2. b)Ni²⁺ + 2 HO⁻ → Ni(OH)₂. (1)
3. c)Ni : 1 et 1 ; O : 2 et 2 ; H : 2 et 2. Charge : 2 charges + et 2 charges −, soit 0 à gauche ; 0 à droite. (1)
4. d)Ni²⁺ et HO⁻ sont des ions ; Ni(OH)₂ est un solide ionique. Il contient un ion Ni²⁺ pour deux ions HO⁻ : autant de charges + que de charges −, sa charge totale est nulle. (1)

Méthode — Je liste les ions des deux solutions, je garde ceux du précipité, les autres sont spectateurs.

1. a)Ajustée : Zn 1 et 1 ; Fe 1 et 1 ; charge +2 des deux côtés. (1)
2. b)Atomes conservés (Cu 1 et 1 ; Ag 1 et 1), mais pas la charge (+1 et +2). Cu + 2 Ag⁺ → Cu²⁺ + 2 Ag : charge +2 des deux côtés. (1)
3. c)Ni les atomes (Ca 1 et 3 ; P 1 et 2) ni la charge (−1 et 0). 3 Ca²⁺ + 2 PO₄³⁻ → Ca₃(PO₄)₂ : 6 charges + et 6 charges −, soit 0 ; 0 à droite. (1)
4. d)Ni les atomes (H 1 et 2) ni la charge (+1 et +2). MgO + 2 H⁺ → Mg²⁺ + H₂O : charge +2 des deux côtés. (1)

Erreur fréquente — Vérifier les atomes et s’arrêter là : Cu + Ag⁺ → Cu²⁺ + Ag a ses atomes justes, mais pas sa charge.

1. a)2 Ag⁺ + CO₃²⁻ → Ag₂CO₃ (2 atomes d’argent dans le précipité). Charge : 2 charges + et 2 charges −, soit 0 ; 0 pour le solide. (1)
2. b)Les ions Na⁺ et NO₃⁻. (1)
3. c)Pour 2 500 ions CO₃²⁻, il faut $2500\times 2=5000$ ions Ag⁺ : on en a 6 000, c’est assez. Les ions carbonate s’épuisent. (1)
4. d)Il reste $6000-5000=1000$ ions Ag⁺. Le précipité contient les 5 000 ions argent qui ont réagi. (1)

Repère — Pour trouver l’ion épuisé, je calcule ce que demanderait la totalité de l’un, puis je compare avec l’autre.

1. a)2 Al + 3 Cu²⁺ → 2 Al³⁺ + 3 Cu. Al : 2 et 2 ; Cu : 3 et 3 ; charge : $3\times 2=6$ à gauche, $2\times 3=6$ à droite, soit +6 des deux côtés. (1)
2. b)Les ions Cu²⁺, qui colorent la solution en bleu, sont consommés ; les ions Al³⁺ formés sont incolores. Les ions chlorure Cl⁻ sont spectateurs. (1)
3. c)3 ions Cu²⁺ pour 2 atomes Al : $4000÷2\times 3=6000$ ions Cu²⁺. (1)
4. d)$0,27\times 190,5÷54=0,9525$, soit environ 0,95 g de cuivre. Les ions Al³⁺ ont pratiquement la masse des atomes d’aluminium dissous (les électrons perdus sont très légers) : environ 0,27 g. (1)

Le point clé — Un métal qui se dissout ne perd pas sa masse : ses atomes deviennent des ions, de même masse à peu près.

1. a)Faux : il est présent avant et après la réaction, sans réagir ; c’est pour cela qu’on ne l’écrit pas dans l’équation. (1)
2. b)Faux : Fe + Fe³⁺ → 2 Fe²⁺ conserve le fer (2 et 2), mais la charge vaut +3 à gauche et +4 à droite. (1)
3. c)Vrai : CaCO₃ + 2 H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂ ; le dioxyde de carbone formé s’échappe du verre. (1)
4. d)Faux : Cu²⁺ + 2 HO⁻ → Cu(OH)₂ ; il faut $1000\times 2=2000$ ions HO⁻. (1)

Méthode — Je justifie par l’équation ajustée : atomes, charge, coefficients, et ce qui quitte le récipient.