Données : Compositions ioniques de quelques eaux continentales (en g / L d’eau )

Nom de l’auteur : Equipe Lycée Grésivaudan Meylan Courriel : anne.excoffier@ac-grenoble.fr Date : 10/07/10 Niveau(x) : 2 tronc commun Matière : Physique Type d’activité : TP Durée : 1h30 Partie du programme Titre de l’activité Objectif de la séance Item(s) B2i Matériel nécessaire Commentaires Univers Tests d’identification des ions Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions. Démarche d’investigation Quatre explorateurs A, B, C et D reviennent de régions différentes du globe. Chacun ramène une gourde pleine d’eau du lieu exploré. D’où revient chacun des explorateurs ? DONNÉES : Compositions ioniques de quelques eaux continentales (en g / L d’eau ) Eau du lac africain Victoria Eau de la rivière Tuscarawas (est des USA) Eau prélevée à Bakou dans la mer Caspienne Eau du Grand lac salé (ouest des USA) Eau de la Mer morte (Proche Orient) Na+ 0,01 0,140 3,1 67 45 Mg2+ 0,006 0,016 0,729 6 49 Ca2+ 0,01 0,200 0,345 0,407 19 Cl- 0,02 0,477 5,3. 112 252 SO42- 0,002 0,134 3,0 13 0,508 Br- / / 5920 Ressources : Le sel de la mer de Gérard Copin-Montégut disponible p 29 du site http://www.obs-vlfr.fr/Enseignement/enseignants/copin/Sel_imp.pdf http://pagesperso-orange.fr/victoria-cichlids/aticles/lacvicto/lac_victoria1.html http://wwwpsvt.free.fr/svt/bio/compositions/compositions.htm#compo_ion_mer FICHE d’AIDE à la RÉDACTION d’un compte rendu d’une DÉMARCHE d’INVESTIGATION Nom/ Classe Dans ce compte rendu je dois utiliser correctement les connecteurs logiques (donc, car, si, alors…) et le vocabulaire scientifique. 1) J’inscris l’objectif de l’activité. Reformuler la question à laquelle je dois répondre, en intégrant le contexte. 2) Je formule des hypothèses et/ou je propose un protocole possible  Je formule des hypothèses argumentées « je pense que… » , « à mon avis… » J’explique l’ (ou les) expérience que je veux réaliser et qui va me permettre de valider ou non mes hypothèses (éventuellement à l’aide de schémas soignés, légendés et annotés.) 3) Je note mes observations, je joins mes résultats de mesure (sous forme de tableaux, de graphe, …) « J’observe que….. » 4) J’utilise les résultats des observations ou des mesures pour répondre à la question posée. « D’après mes observations, je peux déduire que…. » « En comparant la donnée fournie et l’observation, je peux déduire que … » 5) Éventuellement, je recommence les étapes 2,3 et 4 avec les nouvelles informations que je viens de trouver. 6) Je rédige une conclusion. La phrase de conclusion doit donner la réponse à la question posée. TESTS DE RECONNAISSANCE DES IONS Ion à caractériser (aspect initial) réactif produit réactif possible (2 gouttes suffisent) observation ion chlorure : Cl- (incolore) ion argent Ag+ nitrate d'argent Ag+,NO précipité BLANC de chlorure d'argent : AgCl qui noircit à la lumière. ion sulfate : SO (incolore) ion baryum Ba2+ Chlorure de baryum Ba2+,2Cl– précipité blanc de sulfate de baryum: BaSO4 ion argent Ag+ nitrate d'argent Ag+,NO précipité blanc de sulfate d’argent : Ag2SO4 Ion nitrate : NO3- (incolore) Cuivre en milieu acide Cu Copeau de cuivre, et quelques gouttes d’acide sulfurique concentré Cu , H2SO4 En présence d’air, dégagement roux de dioxyde d’azote roux : NO2 ion potassium : K+ (incolore) Ion picrate / Picrate de sodium / aiguilles jaunes Ion ammonium : NH4+ (incolore) Ion hydroxyde HO- Hydroxyde de sodium Na+, OH– Dégagement gazeux d’ammoniac : NH3, qui colore en bleu un papier pH humidifié. Ion calcium : Ca2+ (incolore) ion oxalate C2O oxalate d'ammonium C2O , 2NH précipité BLANC d'oxalate de calcium : CaC2O4 ion cuivre II : Cu2+ (bleu) ion hydroxyde OH– Hydroxyde de sodium Na+, OH– précipité BLEU d'hydroxyde de cuivre : Cu(HO)2 hydroxyde d'ammonium (en excès) NH ,OH– couleur bleu outremer :eau céleste ion fer III : Fe3+ (rouille) ion thiocynanate SCN- Thiocyanate de potassium K+,SCN– Complexe rouge sang de thiocyanofer(III): [Fe(SCN)]2+ ion aluminium : Al3+ (incolore) ion hydroxyde OH– Hydroxyde de sodium Na+,OH– précipité BLANC d'hydroxyde d'aluminium : Al(HO)3 qui se dissout dans un excès de soude. ion zinc : Zn2+ (incolore) ion hydroxyde OH– Hydroxyde de sodium Na+,OH– précipité BLANC d'hydroxyde de zinc Zn(HO)2 qui se dissout dans un excès de soude ion plomb : Pb2+ (incolore) ion sulfure S2– sulfure de sodium 2Na+,S2– Précipité NOIR de sulfure de plomb : PbS Déroulement de la séance. Étapes de la démarche d’investigation du binôme Comparaison des deux tableaux pour trouver les tests utiles: sulfates, chlorures, calcium. Réalisation des tests sur les eaux inconnues (organisation indispensable !) Rédaction d’un compte-rendu de recherche expérimentale. Réflexion sur le choix de l’eau (limite de validité d’un test- réactif non spécifique - mutualisation des résultats pour répondre) Démarche complémentaire : sensibilité d’un test (réalisation de dilution « approximative ») Remarques : Le choix des ions mis dans le tableau annexe a été fait pour ne laisser que trois tests fiables concernant les eaux, et montrer la diversité des réactifs et composés obtenus (gaz, précipité, précipité ampholyte, complexe) Les tests donnent résultat binaire (+ / - ) , mais non quantitatif. Matériel pour la classe : Par binôme : Solution aqueuse décimolaire de chlorure de baryum (pour les ions sulfates) Solution aqueuse décimolaire de nitrate d’argent (pour les ions chlorures) Solution aqueuse décimolaire d’oxalate d’ammonium (pour les ions calcium) Solution aqueuse décimolaire d’ion bromure par exemple, et d’ions chlorure (pour mettre la panique dans la tête des élèves !) Lot de 12 tubes à essais Flacon de récupération des solutions métalliques 4 flacons (étiquetés par une lettre) contenant chacune des eaux Réalisation des eaux distribuées : Les eaux sont créées artificiellement au laboratoire de telle sorte qu’elles aient les propriétés suivantes vis-à-vis de chaque test : Résultat aux tests Eau A (mer morte) Eau B (grand lac) Eau C (mer Caspienne ) Eau D (rivière USA) En présence d’ion oxalate + + (léger) - - En présence d’ion Ag+ + + + + En présence d’ion Ba2+ - + + -

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