Laurie Beauchemin

SCIENCE ET TECHNOLOGIE DE L’ENVIRONNEMENT 4-72

LABORATOIRE 1 : L’IDENTIFICATION D’IONS PAR PRÉCIPITATION

Les transformations de la matière

Travail présenté

à

DENIS BOUCHARD

École secondaire Armand-Corbeil

Programme d’éducation internationale

Lundi le 17 février 2014

INTRODUCTION :

En laboratoire, il existe plusieurs réactions chimiques. Par exemple, les réactions de

synthèse, de décomposition, de neutralisation acido-basique, d'oxydation, de

combustion, de respiration cellulaire et de photosynthèse. Cependant, pour ce

laboratoire, nous allons seulement nous concentrer sur la réaction de précipitation.

Cette réaction se produit lorsqu'on mélange deux solutions et qu'il y a formation d'un

solide peu soluble dans l'eau.

Avec ma partenaire Alicia Berretta, nous allons déterminer en laboratoire la nature des

ions en solution, par réaction de précipitation. De plus, nous vérifierons s’il est possible

d'identifier une substance inconnue.

Nous devrons par la suite identifier le but, le problème, les sources d’erreurs et donner

note hypothèse au problème à résoudre. Les sources d’erreurs sont nécessaires pour

vérifier que lors des tests, tous nos résultats n’ont pas d’incertitudes. Dans l’hypothèse,

nous devons tenter de répondre à la question, mais c’est une tentative de réponse

incertaine. Nous devrons ensuite la confirmer ou l’infirmer dans l’analyse.

Nous devrons également faire une grosse recherche sur le sujet du laboratoire, afin

d'être en mesure de mieux comprendre les réactions qui se sont produites dans ce

laboratoire. Celui-ci était sur les réactions de précipitations, plus précisément,

l’indentification d’ions par précipitation. Nous devrons donc faire une recherche

là-dessus et expliquer toute la théorie nécessaire pour comprendre ce laboratoire.

Nous devrons ensuite écrire la liste de tout le matériel que nous avons utilisé durant ce

laboratoire et toutes les étapes en ordre chronologique des différents tests effectués.

Nous devrons effectivement inclure des tableaux des résultats, contenant les résultats

obtenus lors des tests et à partir de ces tableaux, réaliser une analyse complète et

détailler expliquant nos résultats. Il faudra également infirmer ou confirmer note

hypothèse du début.

Nous devrons finalement faire une conclusion, dans laquelle nous ferons un bref rappel

du procédé utilisé pour arriver au but et donner des améliorations au laboratoire. Nous

devrons aussi répondre aux questions bilans.

DÉLIMITATION DU PROBLÈME :

BUT:

Déterminer la nature des ions en solution par une réaction de précipitation

Déterminer les ions présents dans une solution inconnue

FORMULATION DU PROBLÈME :

Est-il possible de déterminer en laboratoire la nature d'ions en solution et de déterminer

ceux présents dans une solution inconnue à l'aide de la méthode de précipitation?

IDENTIFICATION DES SOURCES D’ERREURS :

Tout d’abord, si je mets trop ou pas assez de gouttes d’une solution, le résultat peut être

faussé et démontrer ou pas une formation de précipité alors qu’il y en a une, ou pas. De

plus, si j’oublie de mettre des gouttes d’une solution, cela n’indiquera aucune formation

de précipité, alors qu’il y en aurait peut-être eu une en réalité. Aussi, je peux également

me tromper en retranscrivant mes observations dans mes résultats, ce qui occasionne

automatiquement, des résultats faussés. Aussi, si je me trompe en mettant les solutions

d’ions et que je mets deux fois la même, le résultat de celle oubliée sera faussée.

Finalement, si après chaque agitation, je ne lave pas la tige de verre, cela pourrait faire

en sorte que le reste d’une autre solution présente sur la tige fausse les résultats d’une

autre solution.

HYPOTHÈSE :

Selon moi, il est possible de déterminer en laboratoire la nature d'ions en solution et

d'identifier ceux dans une solution inconnue. Pour ce faire, je crois qu'il va falloir faire

précipiter plusieurs solutions qui par la suite vont nous servir afin d’identifier la solution

inconnue. Si le précipité de celle-ci est de la même couleur qu'un autre précipité, donc

l'inconnue est composée de ces mêmes ions.

Présence d’un précipité

Solution à testerSolution basique

d’hydroxyde de sodium(NaOH) OH1-

Solution acide de sulfate de disodium

(Na2SO4) SO42-

Solution contenant des ions Ca2+ oui Oui

Solution contenant des ions Cu2+ Oui Non

Solution contenant des ions Fe2+ Oui Non

Solution contenant des ions Fe3+ Oui Oui

Solution contenant des ions Mg2+ oui non

CADRE THÉORIQUE

Ions : Un ion est un atome qui porte une charge électrique à la suite de la perte ou du

gain d’un ou de plusieurs électrons. Lors d’une liaison chimique, les atomes perdent ou

gagnent des électrons et ne sont donc plus neutres. Par exemple, le NaCl, au départ

contient 11 protons et 11 électrons. Suite à la liaison, le sodium perd un électron pour

ressembler aux gaz rares et devient donc un ion positif. Le chlore, tant qu’à lui, gagne un

électron, donc il devient un ion négatif. Ils n’ont donc plus le même nombre de protons

et d’électrons. Les ions positifs sont appelés cation et son nombre d’électron est

supérieur au nombre de protons alors que les ions négatifs sont appelés anion et son

nombre d’électron est inférieur au nombre de protons.

Réaction de précipitation : Une précipitation est la formation d’une substance solide,

peu ou pas soluble, qu’on appelle le précipité, lors du mélange de deux solutions.

Une précipitation est la formation d'une substance solide, peu ou pas soluble, qu'on

appelle le «précipité», lors du mélange de deux solutions. Il est possible, à l'aide d'un

tableau présentant la solubilité de divers composés ioniques, de prédire si le mélange

de deux substances formera un précipité. La précipitation permet également de savoir

s'il y a des ions présents dans une solution. S'il n'y a pas de précipité, il n'y a pas d'ions.

Exemple d’utilisation de la réaction de précipitation :

Dans le traitement des eaux, afin de s'assurer qu'il n'y a pas de plomb dans l'eau

potable, les techniciens procèdent à la précipitation afin de recueillir le plomb. Ce type

de réaction est aussi utilisé dans le domaine de la médecine, par exemple, le système

immunitaire. Bref, c'est très utile de comprendre comment fonctionne une telle

réaction.

MATÉRIEL :

Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Ca2+

Une plaque à godets

Une bouteille compte-gouttes d’hydroxyde de sodium (NaOH) à 1 mol/L

Une bouteille compte-gouttes de sulfate de disodium (Na2SO4) à 1 mol/L

Une tige de verre ou un cure-dent

Un flacon laveur d’eau distillée

Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Cu2+ à 0,5 mol/L

Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Fe2+ à 0,5 mol/L

Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Fe3+ à 0,5 mol/L

Une bouteille compte-gouttes d’une solution contenant des ions Mg2+ à 0,5 mol/L

Une bouteille compte-gouttes d’une solution inconnue

Un bécher de 250 ml

MANIPULATIONS :

1.Déposer cinq gouttes de la solution contenant des ions Ca2+ dans deux des creux

de la plaque à godets.

2.Dans le premier creux, ajouter cinq gouttes de la solution d’hydroxyde de sodium.

3.Dans le deuxième creux, ajouter cinq gouttes de la solution de sulfate de

disodium.

4.Mélanger les solutions avec la tige de verre. Bien rincer la tige de verre après

chaque utilisation.

5.Observer la formation d’un précipité. En noter la couleur, s’il y a lieu.

6.Recommencer les manipulations 1 à 5 avec les solutions contenant des ions Cu 2+,

Fe 2+, Fe3+, Mg2+ et avec la solution inconnue.

7.Verser le contenu de la plaque dans le bécher.

8.Nettoyer et ranger le matériel.

RÉSULTATS :

Titre   : La couleur des précipités de différentes solutions.

SolutionCouleur du précipité en présence

d’hydroxyde de sodium(NaOH)

Couleur du précipité en présence de sulfate de disodium

(Na2SO4)CaCl2

FeCl3

CuCl2

MgCl2

Pb(NO3)2

Inconnu

ANALYSE :

Tout d'abord, lorsque j'ai mis en contact la solution de dichlorure de calcium et celle

d'hydroxyde de sodium, j'ai constaté la formation d'un précipité de couleur blanchâtre.

En présence de sulfate de disodium, le précipité est devenu flocon de neige, moins

apparent. Ensuite, lorsque j'ai ajouté le trichlorure de fer à la solution d'hydroxyde de

sodium, un précipité de couleur orange brûlé s'est formé, et en présence de sulfate de

sodium, il restait une petite nuance d’orange brûlé, mais très petite. Aussi, lors de l'ajout

du dichlorure de cuivre à l'hydroxyde de sodium, le précipité formé était de couleur bleu

et en présence de sulfate de disodium, il n'y avait aucun précipité. Le mélange de

dichlorure de magnésium et de l'hydroxyde de sodium à formé un précipité de couleur

blanc transparent, mais en présence de sulfate de disodium, aucun précipité.

Finalement, le dinitrate de plomb mis en solution avec du NaOH, a formé un précipité de

couleur blanc, ainsi qu’avec le sulfate de disodium.

En outre, lorsque j'ai mélangé la solution inconnue avec la solution de NaOH, un

précipité blanc s'est formé et en présence de sulfate de disodium, c'est aussi un

précipité de couleur blanche qui a été observé. Donc, j'ai conclus que ma solution

inconnue était en fait une solution de dinitrate de plomb, puisque les quatre précipités

avaient la même couleur.

Pour terminer, je confirme mon hypothèse, qui était qu'il est possible de déterminer en

laboratoire la nature d'ions en solution et d'identifier ceux dans une solution inconnue,

car nous avons réalisé ce laboratoire avec succès. J'avais également raison d’affirmer

qu'il faudrait faire précipiter quelques solutions, qui par la suite serviront afin d’identifier

la solution inconnue.

CONCLUSION :

En conclusion, le but de déterminer la nature des ions en solution par une réaction de

précipitation et d'identifier les ions présents dans une solutions inconnue a été atteint.

Le problème de savoir s'il était possible de déterminer la nature de ces ions a été résolu

aussi. Dans mon analyse, j'ai donc pu confirmer mon hypothèse. Après, c'est à l’aide de

mes résultats que je suis parvenue à affirmer la nature de ma solution inconnue.

En me basant aux sources d’erreurs possibles lors du laboratoire, je suis maintenant en

mesure d'affirmer que mes résultats ne devraient pas être faussés. En effet, nous avons

bien comptés le nombre de gouttes pour chaque solution et bien nettoyé la tige de verre

après chaque mélange. Finalement, nous nous sommes concentrés afin de bien

retranscrire les résultats à la bonne place, pour ne pas se tromper lors de l’analyse.

Donc, mes résultats sont assez sûrs.

D’après moi, j’ai fait du bon travail, car les résultats sont très cohérents avec les

connaissances acquises. De plus, j’ai très bien contribué au laboratoire afin que tout se

déroule comme il faut et qu’il n’y ai pas de dégâts.

Ma partenaire et moi avons fait du très bon travail, car tous les tests ont été faits

correctement. Je trouve que ce laboratoire s’est donc très bien déroulé. Nous avons

également réussis à obtenir des conclusions plausibles aux différents tests effectués.

De plus, nous n’avons brisé aucun matériaux et nous les avons tous bien nettoyer à la

fin.

Pour terminer, comme amélioration à ce laboratoire, je propose de faire précipiter les

substances en plus grande quantité pour que le précipité soit plus facile à observer.

QUESTIONS BILANS :

1. Écrire l’équation balancée de chacune des réactions de précipitation de cette expérience. Identifier le précipité formé et indique la présence des ions que l’on retrouve du côté des réactifs et des produits.

CaCl2 + Na2SO4 CaSO4+ 2NaCl

Ca+2 Cl-1 Na+ SO4-2 Ca2+ So4-2 Na+ Cl- Ppt : CaSO4

Ba(NO3)2 + 2NaOH Ba(OH)2 + Na2(NO3)2

Ba+2 NO3-1 Na1+ OH1- Ba(OH)2 Na1+ NO3- Ppt:

Ba(OH)2

Ba(NO3)2 + Na2SO4 BaSO4 + Na2(NO3)2

Ba+2 NO3-1 Na1+ SO4

2- BaSO4 Na1+ NO33- Ppt: BaSO4

CuCl2 +2NaOH Cu(OH)2+ 2NaCl

Cu+2 Cl-1 Na1+ OH1- Cu(OH)2 Na1+ Cl1- Ppt: Cu(OH)2

CuCl2+ Na2SO4 CuSO4 + 2NaCl

Cu+2 Cl-1 Na1+ SO42- CuSO4 Na1+ Cl1- PpT: CuSO4

MgCl2 + 2NaOH Mg(OH)2 + 2NaCl

Mg+2 Cl-1 Na1+ OH1- Mg(OH)2 Na1+ Cl1- Ppt: Mg(OH)2

MgCl2 + Na2SO4 MgSO4+ 2NaCl

Mg+2 Cl-1 Na1+ So42- MgSO4 Na1+ Cl1- Ppt:MgSO4

Pb(NO3)2 + 2NaOH Pb(OH)2 + 3Na(NO3)

Pb+2 NO-3 Na1+ OH1- Pb(OH)2 3Na1+ NO3- Ppt: Pb(OH)2

2. De quelle nature sont les ions positifs (métaux, non-métaux, polyatomiques) présents dans la solution inconnue? Expliquer votre réponse.

Les ions positifs présents dans la solution inconnue sont des métaux, du plomb,

car la couleur du précipité de l’inconnu est le même que dans celui du Pb(NO3)2 avec la solution de NaOH.

3. Est-il toujours possible de déterminer la présence d’un ion par précipitation?

Non, car certains ions ne font pas de précipités.

4. Vos observations vous permettent-elles de mieux comprendre comment déterminer la présence d’un ion par une réaction de précipitation?

Mes observations me permettent de mieux comprendre comment déterminer la présence d’un ion par réaction de précipitation. De plus, c’est très simple car je n’ai qu’à mélanger deux substances ensemble. S’il y a un précipité formé, cela veut dire qu’il y a présence d’ion. Au contraire, s’il n’y a aucun précipité de former, cela veut dire qu’il n’y a pas d’ion.

5. Comment pourriez-vous améliorer le protocole de ce laboratoire?

Nous pourrions mettre plus de gouttes de chaque substance afin de mieux voir le précipité. Aussi, nous pourrions faire ces réactions dans des éprouvettes pour mieux observer la couleur des précipités formées.

BIBLIOGRAPHIE

1.Sites internet

http://www.lachimie.net/37.reactionprecipitation.htm

http://perso.fundp.ac.be/clefeb/chimie/fichesderevision/revision/precipitation.htm

physique.buil.pagesperso-orange.fr

chubbyrevision.weebly.com

les-enfants-bulles.e-monsite.com