Comment un atome devient un ion, cation ou anion ; écrire et nommer les ions ; compter leurs protons et leurs électrons ; les solutions ioniques, électriquement neutres ; reconnaître un ion par un test à la soude ou au nitrate d’argent.
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés : l’étiquette d’une eau gazeuse et le sodium conseillé par l’OMS, le chlorure de calcium du déneigement, trois flacons sans étiquette, l’anti-mousse au sulfate de fer (II) qui laisse des taches de rouille, et la solution d’un laborantin dont il faut compléter les ions chlorure.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je relève les ions de l’énoncé avec leur charge, et le numéro atomique Z quand il est donné.
Je classe : cation ou anion, monoatomique ou polyatomique ; je nomme ou j’écris chaque ion.
Je compte : électrons d’un ion (Z − charge ou Z + charge), charges totales pour la neutralité.
Pour un test, je choisis le réactif (soude ou nitrate d’argent) et je lis la couleur du précipité dans la banque.
Je conclus par une phrase avec le vocabulaire du cours et je vérifie : la solution est-elle bien neutre ?
Problème 1 · L’étiquette d’une eau gazeuse★★★Facile
Étiquette d’une eau minérale gazeuse, en milligrammes par litre (mg/L) : sodium Na⁺ 1 708 ; potassium K⁺ 132 ; calcium Ca²⁺ 90 ; magnésium Mg²⁺ 11 ; hydrogénocarbonate HCO₃⁻ 4 368 ; chlorure Cl⁻ 322 ; sulfate SO₄²⁻ 174 ; fluorure F⁻ 1. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) conseille aux adultes de ne pas dépasser 2 000 mg de sodium par jour.
1. Nombre d’anions différents sur l’étiquette :
HCO₃⁻, Cl⁻, SO₄²⁻ et F⁻ : 4 anions (charge −).
2. Nombre d’ions polyatomiques sur l’étiquette :
HCO₃⁻ et SO₄²⁻ sont formés de plusieurs atomes : 2.
3. Ion le plus abondant en masse : ion
4 368 mg/L : l’ion hydrogénocarbonate.
4. Masse de sodium apportée par une bouteille de 50 cL : mg
50 cL = 0,5 L : mg.
5. Part de l’apport maximal conseillé par l’OMS, arrondie à l’unité : %
, soit environ 43 % : une seule petite bouteille apporte presque la moitié du maximum conseillé.
Problème 2 · Le sel de déneigement★★★Facile
Le chlorure de calcium CaCl₂ sert à déneiger les routes et, dans les maisons, à absorber l’humidité. Dissous dans l’eau, il libère des ions calcium (calcium : Z = 20) et des ions chlorure. Le chlore représente environ 64 % de sa masse.
1. Formule de l’ion calcium (par exemple Mg2+) :
L’atome de calcium perd 2 électrons : Ca²⁺. C’est un cation.
2. Nombre total d’ions représentés par la formule CaCl₂ :
Un ion Ca²⁺ et deux ions Cl⁻ : 3 ions.
3. Pour 5 ions calcium, la solution contient ions chlorure.
CaCl₂ : deux ions Cl⁻ par ion Ca²⁺, soit .
4. Charge totale de 5 ions Ca²⁺ et de ces ions chlorure :
Charges + : ; charges − : ; elles se compensent, la charge totale est nulle.
5. Masse d’ions chlorure apportée par un sac de 25 kg de chlorure de calcium : kg
kg d’ions chlorure, qui finissent dans les fossés et les rivières.
Problème 3 · Trois flacons sans étiquette★★★Moyen
Trois flacons A, B et C ont perdu leur étiquette. Ils contiennent du chlorure de fer (II), du sulfate de cuivre (II) et du chlorure de sodium. A est vert pâle, B est bleu, C est incolore. Avec la soude : A donne un précipité vert, B un précipité bleu, C rien. Avec le nitrate d’argent : A et C donnent un précipité blanc, B rien.
1. Le flacon B contient du
Précipité bleu avec la soude (Cu²⁺) et aucun précipité au nitrate d’argent (pas de Cl⁻) : sulfate de cuivre (II).
2. Ion révélé par le nitrate d’argent dans A et C (formule) :
Précipité blanc au nitrate d’argent : ions chlorure Cl⁻.
3. Le flacon A contient du
Précipité vert (Fe²⁺) et ions chlorure : chlorure de fer (II).
4. C ne donne rien avec la soude : ses cations, les ions , ne donnent pas de précipité avec elle.
C est le chlorure de sodium : les ions sodium Na⁺ ne précipitent pas avec la soude.
Problème 4 · L’anti-mousse au sulfate de fer★★★Moyen
Pour détruire la mousse d’une pelouse, on répand du sulfate de fer (II). La solution préparée est vert pâle ; au contact de l’air, elle devient peu à peu orangée, et les gouttes tombées sur le dallage y laissent des taches brunes. Le fer a pour numéro atomique Z = 26.
1. Nombre d’électrons de l’ion Fe²⁺ :
Cation 2+ : électrons.
2. Nombre d’électrons de l’ion Fe³⁺ :
Cation 3+ : électrons.
3. Quand Fe²⁺ devient Fe³⁺, l’ion un électron (gagne ou perd).
De 24 à 23 électrons : il perd un électron, sa charge passe de 2+ à 3+.
4. On ajoute de la soude à la solution devenue orangée. Couleur du précipité attendu :
La solution contient maintenant des ions Fe³⁺ : précipité rouille (avec la solution fraîche, il aurait été vert).
5. Formule de l’anion de cette solution :
Sulfate de fer (II) : l’anion est l’ion sulfate SO₄²⁻.
Problème 5 · La solution du laborantin★★★Difficile
Un laborantin prépare une solution qui contient, pour 12 ions Na⁺, 4 ions Al³⁺, 6 ions SO₄²⁻ et un nombre inconnu d’ions Cl⁻.
1. Charge totale apportée par les cations (avec son signe) :
.
2. Charge totale apportée par les ions sulfate (avec son signe) :
.
3. Nombre d’ions Cl⁻ pour que la solution soit neutre :
Il manque 12 charges − : 12 ions chlorure.
4. Avec quelques gouttes de soude, on attend un précipité de couleur
Les ions Al³⁺ donnent un précipité blanc ; les ions sodium ne précipitent pas.
5. Avec le nitrate d’argent, l’ion révélé est (formule) :
Précipité blanc qui noircit à la lumière : ions Cl⁻. Deux précipités blancs, mais deux ions différents, révélés par deux réactifs différents.
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