Transformation chimique : réactifs, produits et tests
Transformation physique ou chimique, à l’échelle des molécules ; les indices d’une transformation chimique et la preuve ; état initial et état final, réactifs, produits, espèces spectatrices et réactif limitant ; le bilan en mots ; les tests de l’eau, du dioxyde de carbone, du dioxygène et du dihydrogène pour identifier les produits
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés pas à pas : le clou dans l’acide et son gaz, le volume de gaz dégagé par du marbre, le mélange de fer et de soufre chauffé, du zinc ajouté par pincées à une solution de sulfate de cuivre, et le cycle du calcaire jusqu’à l’eau de chaux.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis l’énoncé et je repère l’état initial (les espèces mises en présence) et l’état final (ce qui reste, ce qui est apparu).
Je relève les indices observés (gaz, couleur, solide, chaleur ou lumière, disparition) et les résultats des tests.
Je classe chaque espèce : réactif consommé, produit formé ou espèce spectatrice ; je repère le réactif entièrement consommé.
J’écris le bilan « réactifs → produits », sans les espèces spectatrices ; je fais les calculs de mesure s’il y en a, avec les unités.
Je conclus par une phrase : transformation physique ou chimique, et la preuve (l’espèce nouvelle identifiée).
Problème 1 · Le clou dans l’acide★★★Facile
On plonge un clou de fer propre dans de l’acide chlorhydrique dilué. Des bulles apparaissent à la surface du clou, qui s’amincit peu à peu. On recueille le gaz dans un tube.
1. Les deux réactifs sont le fer et l’.
Le fer du clou et l’acide chlorhydrique sont consommés : ce sont les réactifs.
2. On approche une flamme de l’ouverture du tube : petite détonation. Le gaz est du .
La petite détonation est le test du dihydrogène.
3. Le clou s’amincit parce que le fer est par la transformation.
Le fer est un réactif : il est consommé au fur et à mesure.
4. Bilan : fer + acide chlorhydrique → dihydrogène + chlorure de
L’autre produit, qui reste dissous, est le chlorure de fer.
Problème 2 · Le gaz du marbre★★★Facile
Dans un flacon, on verse de l’acide chlorhydrique sur des éclats de marbre. Une effervescence apparaît. Le gaz est recueilli dans une éprouvette graduée : 60 mL au bout de 30 s, 240 mL au bout de 3 min 20 s, puis plus rien, alors qu’il reste des éclats de marbre au fond.
1. Volume final de gaz, en litres : L
: 0,24 L.
2. Durée totale du dégagement, en secondes : s
3 min 20 s s.
3. Volume moyen de gaz dégagé chaque seconde : mL
: en moyenne 1,2 mL par seconde.
4. Le dégagement s’arrête alors qu’il reste du marbre : le réactif entièrement consommé est l’.
Le marbre reste : il était en excès. C’est l’acide chlorhydrique qui a été entièrement consommé.
Problème 3 · Fer et soufre★★★Moyen
On mélange de la poudre de fer, grise, et de la poudre de soufre, jaune. Avant de chauffer, un aimant attire les grains de fer et les sépare du soufre. On chauffe ensuite une extrémité du mélange : il devient rouge, et la lueur rouge avance d’elle-même dans tout le tube, même après l’arrêt du chauffage. On obtient un solide noir, le sulfure de fer, où l’on ne voit plus aucun grain jaune.
1. Avant le chauffage, le fer et le soufre forment un simple .
Chaque poudre garde ses propriétés (l’aimant attire le fer) : c’est un mélange.
2. La lueur rouge qui avance seule montre un dégagement de .
La transformation produit assez de chaleur pour se poursuivre d’elle-même : c’est un indice.
3. Le sulfure de fer est une espèce nouvelle : la transformation est donc .
Une espèce qui n’existait pas apparaît : transformation chimique.
4. Il ne reste plus de grains jaunes : le soufre a été entièrement .
Le soufre a été entièrement consommé : il était le réactif limitant (ou les deux réactifs ont été épuisés ensemble).
5. Dans le bilan de cette transformation, le nombre de produits est :
fer + soufre → sulfure de fer : 1 seul produit.
Problème 4 · Du zinc par pincées★★★Moyen
Dans un bécher de solution bleue de sulfate de cuivre (la couleur bleue est due au sulfate de cuivre dissous), on ajoute une pincée de poudre de zinc et on agite : un dépôt rouge apparaît, la solution reste bleue et il ne reste plus de zinc. On ajoute d’autres pincées, une à une. Après la cinquième, la solution est devenue incolore et de la poudre grise de zinc reste au fond, sans plus disparaître.
1. Le dépôt rouge est un produit de la transformation : c’est du .
Le métal rouge formé est du cuivre.
2. Après la première pincée, le réactif entièrement consommé est le .
Il ne reste plus de zinc, et la solution encore bleue montre qu’il reste du sulfate de cuivre.
3. Après la cinquième pincée, le réactif entièrement consommé est le .
La solution est devenue incolore : il n’y a plus de sulfate de cuivre ; le zinc qui reste est en excès.
4. Bilan : zinc + sulfate de cuivre → cuivre + sulfate de
L’autre produit, incolore, reste dissous : le sulfate de zinc.
Problème 5 · Du calcaire à l’eau de chaux★★★Difficile
Dans un four à chaux, on chauffe du calcaire (du carbonate de calcium) vers 900 °C. Il se décompose : il reste un solide blanc, la chaux vive (de l’oxyde de calcium), et un gaz s’échappe. Quand on verse ensuite de l’eau sur la chaux vive, le mélange devient brûlant et forme de la chaux éteinte ; dissoute dans l’eau puis filtrée, la chaux éteinte donne l’eau de chaux.
1. Le gaz qui s’échappe du four trouble l’eau de chaux : c’est du .
L’eau de chaux troublée identifie le dioxyde de carbone.
2. Dans le bilan de la décomposition du calcaire, le nombre de réactifs est :
carbonate de calcium → oxyde de calcium + dioxyde de carbone : 1 seul réactif, qui se décompose.
3. Quand on verse l’eau sur la chaux vive, l’indice d’une transformation chimique est le dégagement de .
Le mélange devient brûlant : dégagement de chaleur.
4. La chaux éteinte n’est ni de la chaux vive ni de l’eau : c’est une espèce .
Une espèce nouvelle s’est formée : l’eau versée sur la chaux vive provoque une transformation chimique.
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