Réaction entre le fer et l'acide chlorhydrique

Comprendre : Quand les choses se transforment !

En sciences, quand des substances se mélangent et se transforment en de nouvelles substances, on appelle cela une réaction chimique. C'est un peu comme faire un gâteau : tu mélanges de la farine, des œufs, du sucre (les réactifs) et après cuisson, tu obtiens un gâteau (le produit), qui est différent des ingrédients de départ ! Aujourd'hui, nous allons observer ce qui se passe quand on met du fer (un métal) dans de l'acide chlorhydrique (un liquide spécial qui peut "attaquer" certains métaux).

Énoncé de l'expérience

Léo réalise une expérience en classe. Il prend un clou en fer et le plonge dans un bécher (un récipient en verre) contenant de l'acide chlorhydrique.

Données de l'expérience :

Masse du clou en fer au début de l'expérience : \(5 \, \text{grammes (g)}\).
Quand le fer réagit avec l'acide chlorhydrique, il "disparaît" petit à petit et des bulles d'un gaz se forment.
On a mesuré que pour chaque gramme de fer qui réagit et disparaît, \(0.5 \, \text{litre (L)}\) de gaz est produit.
À la fin de l'expérience de Léo, on observe que \(2 \, \text{g}\) de fer ont réagi et ont disparu du clou.

Schéma : Réaction Fer - Acide Chlorhydrique

Le clou en fer réagit avec l'acide en produisant des bulles de gaz.

Questions à traiter

Quelle est la masse de fer qui a réagi (disparu) pendant l'expérience de Léo ? (Regarde bien les données !)
Quelle quantité (volume) de gaz a été produite pendant cette réaction ?
Utilise le fait que \(1 \, \text{g}\) de fer produit \(0.5 \, \text{L}\) de gaz.
Quelle est la masse du clou en fer de Léo après la réaction ?
Rappel : Masse restante = Masse initiale - Masse réagie
Si Léo avait utilisé un clou plus petit de \(3 \, \text{g}\) et que tout ce clou avait réagi, quelle quantité de gaz aurait été produite ?

Correction : Réaction entre le Fer et l’Acide Chlorhydrique

Question 1 : Masse de fer réagie

Principe :

Cette information est directement donnée dans l'énoncé de l'expérience.

Donnée de l'énoncé :

Masse de fer réagie : \(2 \, \text{g}\)

Résultat Question 1 : La masse de fer qui a réagi est de \(2 \, \text{grammes (g)}\).

Question 2 : Quantité de gaz produite

Principe :

On sait que \(1 \, \text{g}\) de fer produit \(0.5 \, \text{L}\) de gaz. Si \(2 \, \text{g}\) de fer ont réagi, on multiplie la production de gaz par gramme par la masse de fer qui a réagi.

Formule/Logique :

\text{Volume de gaz} = \text{Masse de fer réagie} \times \text{Volume de gaz par gramme de fer}

Données spécifiques :

Masse de fer réagie : \(2 \, \text{g}\)
Volume de gaz par gramme de fer : \(0.5 \, \text{L/g}\)

Calcul :

\begin{aligned} \text{Volume de gaz} &= 2 \, \text{g} \times 0.5 \, \text{L/g} \\ &= 1 \, \text{L} \end{aligned}

Résultat Question 2 : La réaction a produit \(1 \, \text{litre (L)}\) de gaz.

Quiz Intermédiaire 1 : Si 1 bonbon coûte 0.20 euro, combien coûtent 3 bonbons ?

0.23 euro
3.20 euros
0.60 euro
0.06 euro

Question 3 : Masse du clou après la réaction

Principe :

La masse du clou après la réaction est égale à sa masse initiale moins la masse de fer qui a réagi et disparu.

Formule utilisée :

\text{Masse restante} = \text{Masse initiale} - \text{Masse réagie}

Données spécifiques :

Masse initiale du clou : \(5 \, \text{g}\)
Masse de fer réagie : \(2 \, \text{g}\)

Calcul :

\begin{aligned} \text{Masse restante} &= 5 \, \text{g} - 2 \, \text{g} \\ &= 3 \, \text{g} \end{aligned}

Résultat Question 3 : Après la réaction, le clou de Léo a une masse de \(3 \, \text{grammes (g)}\).

Question 4 : Gaz produit avec un clou de 3g qui réagit entièrement

Principe :

Si tout le clou de \(3 \, \text{g}\) réagit, cela signifie que \(3 \, \text{g}\) de fer ont réagi. On utilise la même proportion : \(1 \, \text{g}\) de fer produit \(0.5 \, \text{L}\) de gaz.

Formule/Logique :

\text{Volume de gaz} = \text{Masse de fer réagie} \times \text{Volume de gaz par gramme de fer}

Données spécifiques :

Masse de fer réagie (tout le clou) : \(3 \, \text{g}\)
Volume de gaz par gramme de fer : \(0.5 \, \text{L/g}\)

Calcul :

\begin{aligned} \text{Volume de gaz} &= 3 \, \text{g} \times 0.5 \, \text{L/g} \\ &= 1.5 \, \text{L} \end{aligned}

Résultat Question 4 : Si un clou de \(3 \, \text{g}\) avait réagi entièrement, \(1.5 \, \text{litres (L)}\) de gaz auraient été produits.

Quiz Intermédiaire 2 : Si une recette demande 2 pommes pour faire 1 tarte, combien de pommes faut-il pour faire 4 tartes ?

2 pommes
8 pommes
6 pommes
4 pommes

Glossaire des mots importants

Réaction chimique: Une transformation où des substances de départ (les réactifs) se changent en de nouvelles substances (les produits).
Réactif: Une substance qui participe à une réaction chimique et qui est transformée.
Produit: Une nouvelle substance qui est formée lors d'une réaction chimique.
Fer (Fe): Un métal courant, utilisé par exemple pour faire des clous, des voitures.
Acide chlorhydrique (HCl): Un liquide qui peut réagir avec beaucoup de métaux. Il faut faire attention avec les acides, ils peuvent être dangereux.
Gaz: Un état de la matière, comme l'air que nous respirons. Les gaz n'ont pas de forme propre et remplissent tout l'espace disponible. Les bulles sont souvent des gaz.
Gramme (g): Une unité pour mesurer la masse (combien une chose est "lourde").
Litre (L): Une unité pour mesurer le volume (l'espace qu'occupe quelque chose), surtout pour les liquides et les gaz.

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