Tp n°9a quelques réactions chimiques sur l'ÉLÉment cuivre








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date de publication22.01.2018
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SC PHYS SECONDE Thème 1- L’Univers TP 9 – page

TP N°9a - QUELQUES RÉACTIONS CHIMIQUES SUR L'ÉLÉMENT CUIVRE

NOTION DE CYCLE DE TRANSFORMATIONS CHIMIQUES

But du TP : Réaliser et comprendre quelques transformations de l'élément chimique cuivre (Cu) et bien faire la distinction entre corps simple et élément chimique.


1ER GROUPE – Manipulations (1-5 + SYNTHESE)


1°/ OBTENTION DE L'ION CUIVRE Cu2+. LA TRANSFORMATION Cu MÉTAL  ION Cu++.

Vous disposez d'une solution de sulfate de cuivre (ions cuivre(II) Cu2+ et sulfate SO42-). C'est avec cette solution que vous manipulerez par la suite.

action de l'acide nitrique HNO3 sur le métal cuivre (SOUS LA HOTTE ! – PAR LE PROFESSEUR)

Le professeur peut, sous la Hotte, vous montrez une manipulation qui permet de passer du corps simple, le cuivre métallique Cu, à l'ion cuivre Cu2+, nouvel état physique de l'élément chimique cuivre.

  • Noter et décrire cette expérience à l’aide d’un dessin commenté.



2°/ TEST DES IONS CUIVRE Cu2+ : ACTION DE LA SOUDE SUR LES IONS CUIVRE (II).

  • De quelle couleur est la solution de sulfate de cuivre ? ………………………..

  • dans un tube à essai, verser 1 à 2 cm de sulfate de cuivre, puis, verser quelques gouttes de soude, ou hydroxyde de sodium (Na+ + OH-) à l'aide d'une pipette.

  • Notez vos observations ; le précipité obtenu est de l'hydroxyde de cuivre (II) dont la formule est : Cu(OH)2.



  • Ecrire l'équation bilan de la réaction entre les ions cuivre (II) et l'ion hydroxyde OH- ; les autres ions sont spectateurs.

.


Ne jetez pas le contenu du tube à essais – passez à la manipulation suivante.

3°/ DE L'HYDROXYDE DE CUIVRE (II) À L'OXYDE DE CUIVRE (II) CuO.

Chauffer ensuite légèrement le tube à essai précédent de manière régulière et uniforme, à l'aide d'un bec bunsen.

=> Notez à nouveau vos observations. Notez bien les changements de couleur . GARDEZ LE TUBE !!

Interprétation : L'hydroxyde de cuivre (II) Cu(OH)2, s'est transformé en oxyde de cuivre noir CuO.

4°/ DE L'OXYDE DE CUIVRE (II) CuO AUX IONS CUIVRE (II) Cu2+.

Verser un peu d'acide chlorhydrique HCl dans le tube à essai précédent.

=> Notez vos observations. CONSERVEZ LE TUBE !!

Interprétation : La couleur bleue qui réapparaît est dûe aux ions cuivre (II) Cu2+ qui résultent de la réaction entre l'oxyde de cuivre CuO et l'acide chlorhydrique.


5°/ DES IONS CUIVRE (II) Cu2+ AU CUIVRE MÉTAL Cu- ACTION DU FER SUR UNE SOLUTION DE

SULFATE DE CUIVRE.

Dans la solution précédente, placez un clou en fer préalablement décapé

Cette petite expérience nécessite quelques minutes pour se dérouler. MAIS IL FAUT OBSERVER EN CONTINU !!

Après quelques minutes, retirer le clou (en transvasant le liquide dans un autre tube à essai) et verser quelques gouttes de soude dans le tube contenant la solution.

  • Qu'observe-t-on : dans le tube ? Quel aspect a le clou en fer ou le morceau de laine de fer ?



  • Commencez ensuite à l’activité de synthèse : cycle de transformations du cuivre ; vous pouvez remplir quelques cases.

2ER GROUPE – ManipulationS (6 et 7 + synthese)


6°/ ÉLECTROLYSE D’UNE SOLUTION DE SULFATE DE CUIVRE : action du courant électrique sur le déplacement des ions ou comment récupérer du métal…

  • dans un tube en U, versez de la solution de sulfate de cuivre.

  • Placez les deux électrodes de graphite dans le tube et reliez ces électrodes aux pôles + et – d’un générateur continu délivrant une tension de 24 volts.

  • Fermez le circuit et attendre plusieurs minutes

  • Faire un dessin soigné du dispositif ;

  • Observez ce qui se passe que chacune des électrodes et indiquez sur laquelle le métal cuivre réapparaît.

Dessin :

7°/ RÉDUCTION DE L'OXYDE DE CUIVRE (CuO) PAR LE CARBONE (C) : Une opération de base de la préparation des métaux

  • Dans un tube à essai, on place un mélange de CuO et de C (mélange déjà réalisé ou à préparer).

  • Notez la couleur du mélange et observez quelques grains de ce mélange.



  • Munir le tube à essai d'un tube à dégagement et remplir à moitié un second tube à essai avec de l'eau de chaux. Faire barboter le tube à dégagement dans l'eau de chaux.

Question : A quoi sert l'eau de chaux ?

  • Faire chauffer sur un bec Bunsen (flamme bleue - combustion complète). Au bout d'un certain temps, le mélange CuO+C devient incandescent ; écarter le tube de la flamme; laisser se développer l'incandescence jusqu'au bout.

  • Laisser refroidir le tube ; puis recueillir sur un morceau de papier blanc, le contenu du tube à essai. En observer la couleur et les détails :

Interpréter l'expérience :

- Faire le bilan des espèces chimiques AVANT (réactifs) et APRÈS (les produits de) la réaction. L’eau de chaux est-elle un réactif de cette expérience ? Expliquez.

- Écrire et équilibrez l'équation-bilan de la réaction :

- Qu'est devenu le carbone présent dans le mélange ?

  • APPLICATION 1 : Passez à la synthèse (partie 2) ; vous pouvez remplir quelques cases…. A vous de réfléchir (le reste sera fait la semaine prochaine).



  • APPLICATION 2 : On peut schématiser ce type d’expérience par :

OXYDE DE MÉTAL1 + CARBONE  MÉTAL1 + DIOXYDE DE CARBONE

Cette réaction est à la base de la métallurgie, c’est-à-dire de la préparation des métaux.

Le fer possède dans la nature 3 oxydes : FeO (Wüstite), Fe2O3 (hématite) et Fe3O4 (la magnétite).

  • Ecrire pour chacun de ces oxydes de fer, l’équation chimique correspondant à l’écriture symbolique ci-dessus.


2nde partie : MISE EN COMMUN ET SYNTHÈSE DES RÉSULTATS

A l'aide des expériences décrites précédemment, et du dessin ci-dessous, en vous servant de votre manuel et des résultats des autres camarades, et du dessin en bas de cette page, complétez le graphique suivant en indiquant comment et sous quelles actions chimiques on peut passer d'une forme sous laquelle l'élément cuivre se présente, à une autre.



  • Précisez au-dessus des rectangles la forme sous laquelle se trouve le cuivre : atome – ion – molécule - composé – solide – liquide – gaz – en solution -, et sa couleur !






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