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








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titreDonnées : Compositions ioniques de quelques eaux continentales (en g / L d’eau )
date de publication29.10.2016
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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



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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