Problématique :
Quels paramètres peuvent intervenir sur la quantité maximale d'un produit que l'on peut obtenir lors d'une transformation chimique ?
Méthode : préparation d'une solution par dissolution
Vous devez préparer une solution aqueuse de sulfate de cuivre de formule chimique \(Cu^{2+}+SO_4^{2-}\) contenant 25 g de sulfate de cuivre pentahydraté par litre de solution.
Qu'est-ce qu'une solution aqueuse ?
Quelle espèce chimique est le soluté dans cette solution ? Et le solvant ?
Vous devez préparer 100 mL de cette solution, quelle masse de sulfate de sulfate de cuivre pentahydraté devez-vous peser ?
Protocole de dissolution :
Peser dans un verre de montre (en utilisant la fonction « tare » de la balance) la masse souhaitée de sulfate de cuivre pentahydraté.
Utiliser un entonnoir pour introduire ce soluté dans une fiole jaugée de 100 mL.
Rincer l'entonnoir et le verre de montre avec de l'eau distillée.
Ajouter environ 1/4 d'eau distillée et agiter jusqu'à dissolution totale du sulfate de cuivre (le mélange doit être homogène).
Compléter le volume d'eau jusqu'à la base du col en utilisant la pissette.
Ajuster ensuite le volume d'eau en utilisant un petite pipette et de l'eau distillée contenue dans un petit bécher jusqu'au niveau du trait de jauge. Attention à la lecture du volume (le volume d'eau doit être situé au niveau du bas du ménisque).
Agiter une dernière fois.
Matériel et espèces chimiques à votre disposition :
balance électronique
spatule
verre de montre
entonnoir
fiole jaugée de 100 mL + bouchon
pissette eau distillée
1 petit bécher
1 pipette 1 mL
sulfate de cuivre pentahydraté de formule chimique \(CuSO_4, 5 H_2O\)
Description de la transformation chimique étudiée
Durant cette expérience, on étudie la transformation entre les ions cuivre (II), Cu2+, apportés par une solution de sulfate de cuivre \((Cu^{2+}+SO_4^{2-})\) et les ions hydroxyde, HO− apportés par une solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO−)
Cette réaction va former un précipité bleu d'hydroxyde de cuivre II de formule Cu(OH)2.
Les ions sulfate \(SO_4^{2-}\) et sodium Na+ ne participent pas à la transformation.
Chaque équipe va réaliser 2 manipulations avec des volumes de réactifs différents selon les proportions décrites ci-dessous en en suivant le protocole indiqué :
Equipe 1 | Equipe 2 | Equipe 3 | ||||
Bécher | n°1 | n°6 | n°2 | n°5 | n°3 | n°4 |
Volume de solution 1 | 20 mL | 20 mL | 20 mL | 20 mL | 20 mL | 20 mL |
Volume de solution 2 | 2,5 mL | 15 mL | 5 mL | 12,5 mL | 7,5 mL | 10 mL |
Volume d'eau distillée | 17,5 mL | 5 mL | 15 mL | 7,5 mL | 12,5 mL | 10 mL |
Matériel nécessaire :
Solution 1 : solution contenant 25 g de sulfate de cuivre pentahydraté par litre de solution préparée initialement
Solution 2 : une solution d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO−) contenant 16 g par litre de solution
De l'eau distillée
1 pipette 1 mL
1 éprouvette de graduée de 25 mL
2 burettes
1 bocal (pour servir de poubelle)
2 béchers de 75mL
1 agitateur en verre
Protocole :
Préparer une burette avec la solution d'hydroxyde de sodium et ajuster correctement le niveau « zéro » en suivant les recommandations du professeur.
Préparer une deuxième burette remplie d'eau distillée.
Indiquer au marqueur les numéros des deux béchers de 75 mL mis à votre disposition en fonction du numéro de votre équipe.
Manipulation 1 :
Mesurer 20 mL de la solution 1 et l'introduire dans le premier bécher.
Ajouter ensuite le volume indiqué de solution 2 et d'eau distillée nécessaire.
Agiter le contenu du bécher avec un agitateur en verre.
Manipulation 2 : refaire la même chose avec votre deuxième bécher en fonction des recommandations.
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Ecrire l'équation chimique de la transformation qui a lieu.
Quelle est la couleur de chacune des solutions à l'état initial ?
Décrire le précipité obtenu (si c'est le cas) pour chaque manipulation effectuée (quantité, couleur).
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Complément : que contient la solution à la fin de la transformation chimique ?
Filtrer le contenu de votre bécher en utilisant un entonnoir propre, un papier filtre et un deuxième bécher.
Verser environ 5 ou 6 mL du filtrat dans deux tubes à essais numérotés (Exemple 1A et 1B).
Dans le premier tube à essai, verser quelques de la solution de sulfate de cuivre concentrée mise à votre disposition pour identifier la présence d'ions hydroxyde. Conclure en justifiant votre réponse.
Dans le second tube à essai, verser quelques gouttes de la solution d'hydroxyde de sodium pour identifier la présence d'ion cuivre II. Conclure en justifiant votre réponse.
Refaire la même chose pour votre deuxième manipulation et conclure sur le contenu du filtrat.
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Conclusion :
Après une mise en commun, indiquer quels sont les réactifs entièrement consommés pour chaque situation d'après vos observations.
Préciser les réactifs en excès et limitants.
Répondre à la problématique initiale.