Réaction entre Acides et Métaux
Comprendre la Réaction entre les Acides et certains Métaux
Les solutions acides, qui contiennent des ions hydrogène \(\text{H}^{+}\), peuvent réagir avec certains métaux comme le fer, le zinc ou l'aluminium. Cette réaction chimique transforme le métal solide en ions métalliques dissous en solution. Elle produit également un gaz, le dihydrogène (\(\text{H}_2\)), que l'on peut identifier par un test caractéristique.
Situation Problème
Schéma de l'expérience et du test de reconnaissance
Les réactifs de départ sont le fer métallique (\(\text{Fe}\)) et les ions hydrogène (\(\text{H}^{+}\)) de l'acide. Les ions chlorure \(\text{Cl}^{-}\) sont présents mais ne participent pas à la réaction : on les appelle des ions spectateurs.
Questions à traiter
- Quelle observation montre qu'une réaction chimique a lieu et produit un gaz ?
- Le test de l'allumette produit une petite détonation ("pop"). Quel est le nom du gaz identifié ?
- L'autre produit de la réaction est l'ion fer (II) de formule \(\text{Fe}^{2+}\). Écrire le bilan (l'équation-bilan) de la réaction avec les noms des réactifs et des produits.
- Écrire l'équation de réaction ajustée en utilisant les formules chimiques.
Correction : Réaction Acide-Métal
Question 1 : Observation de la réaction
Raisonnement :
Une réaction chimique est souvent visible par des changements : un changement de couleur, une variation de température, ou, comme ici, la formation de bulles de gaz dans le liquide. Ce phénomène est appelé effervescence.
Question 2 : Identification du gaz
Analyse du test :
En chimie, chaque gaz a un test de reconnaissance spécifique. La petite détonation (le "pop") qui se produit lorsqu'on approche une flamme est le test caractéristique qui prouve la présence de dihydrogène.
Quiz Intermédiaire : Quel test permet d'identifier le dioxyde de carbone (\(\text{CO}_2\)) ?
Question 3 : Bilan de la réaction
Principe du bilan :
Le bilan d'une réaction s'écrit en plaçant les noms des réactifs (les espèces qui disparaissent) à gauche d'une flèche, et les noms des produits (les espèces qui apparaissent) à droite.
Démarche :
- Réactifs : Fer et ion hydrogène.
- Produits : Dihydrogène et ion fer (II).
Question 4 : Équation de réaction ajustée
Principe de l'équation :
L'équation de réaction utilise les formules chimiques à la place des noms. Elle doit respecter la conservation des éléments et des charges électriques : il doit y avoir le même nombre de chaque atome et la même charge totale à gauche (réactifs) et à droite (produits).
Écriture et ajustement :
On part de l'équation non-ajustée :
- Conservation des éléments : Il y a 1 atome de fer (Fe) de chaque côté. C'est bon. Par contre, il y a 1 atome d'hydrogène (H) à gauche et 2 à droite. Il faut donc placer un coefficient 2 devant \(\text{H}^+\). On obtient : \(\text{Fe} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Fe}^{2+} + \text{H}_2\).
- Conservation de la charge : À gauche, la charge totale est \(2 \times (+1) = +2\). À droite, la charge totale est \((+2) + 0 = +2\). Les charges sont équilibrées.
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Que sont les réactifs dans la réaction entre le zinc et l'acide chlorhydrique ?
2. Le gaz produit lors de la réaction entre un acide et un métal (comme le fer) est...
3. Dans l'équation \(\text{Zn} + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Zn}^{2+} + \text{H}_2\), que représente l'ion \(\text{Zn}^{2+}\) ?
Glossaire
- Acide (solution acide)
- Solution qui contient des ions hydrogène \(\text{H}^{+}\). Elle a un pH inférieur à 7.
- Réaction chimique
- Processus au cours duquel des espèces chimiques (les réactifs) sont transformées en de nouvelles espèces (les produits).
- Réactif
- Espèce chimique qui est consommée au cours d'une réaction.
- Produit
- Espèce chimique qui est formée au cours d'une réaction.
- Effervescence
- Dégagement de bulles de gaz dans un liquide.
- Dihydrogène (\(\text{H}_2\))
- Gaz très léger et inflammable. Son test d'identification est une petite détonation ("pop") en présence d'une flamme.
- Équation de réaction
- Écriture symbolique d'une réaction chimique qui utilise les formules des espèces et respecte la conservation des atomes et des charges.
- Ion spectateur
- Ion présent en solution mais qui ne participe pas à la réaction chimique. Il se trouve à la fois du côté des réactifs et des produits sans être modifié.
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