Mettre en évidence et identifier des ions
Problème : Pourquoi l'eau salée conduit-elle le courant, et comment savoir quels ions contient une solution ?
Durée : 55 min · Travail en binôme
🧰 Matériel (par binôme)
- 1 pile 4,5 V, 1 interrupteur, 1 lampe (3,5 V – 0,2 A), 1 multimètre utilisé en ampèremètre (calibre 200 mA), 5 fils
- 1 cuve (bécher 100 mL) + 2 électrodes en graphite sur support
- Eau distillée, eau sucrée, eau salée (≈ 10 g/L) : 50 mL de chaque
- 1 portoir + 8 tubes à essai
- Flacons compte-gouttes : soude (hydroxyde de sodium) 0,1 mol/L ; nitrate d'argent 0,05 mol/L
- Solutions (≈ 0,1 mol/L) : sulfate de cuivre (II), sulfate de fer (II), chlorure de fer (III), chlorure de sodium, solution inconnue X
- Pissette d'eau distillée, papier absorbant
⚠️ Sécurité
- Blouse en coton fermée, lunettes de protection pendant toute la séance.
- Gants pour manipuler le nitrate d'argent (tache la peau en noir) et la soude (irritante).
- Ne jamais goûter ni sentir les solutions.
- Les déchets contenant des ions métalliques vont dans le bidon de récupération, pas dans l'évier.
- Circuit : ne pas toucher les électrodes quand l'interrupteur est fermé ; ouvrir l'interrupteur entre deux mesures.
🧪 Protocole
- Partie A — Conduction. Réalise le circuit du schéma (lampe, ampèremètre, cuve à électrodes en série avec la pile).
- Verse 50 mL d'eau distillée dans la cuve, ferme l'interrupteur, note l'éclat de la lampe et l'intensité $I$. Ouvre l'interrupteur.
- Rince les électrodes à l'eau distillée. Recommence avec l'eau sucrée, puis l'eau salée.
- Partie B — Tests d'ions. Dans 4 tubes, verse environ 2 mL (2 cm de hauteur) de chacune des solutions connues. Ajoute 3 à 4 gouttes de soude. Note la couleur des précipités.
- Dans 4 nouveaux tubes, recommence avec le nitrate d'argent à la place de la soude. Note les observations (attends 5 min à la lumière pour le Cl−).
- Partie C — Solution inconnue X. Propose et réalise les tests nécessaires pour identifier les ions de X. Appelle le professeur pour valider ton protocole avant de manipuler.
Schéma du montage
📝 Résultats et exploitation
| Liquide | Éclat de la lampe | I (mA) |
|---|---|---|
| Eau distillée | ||
| Eau sucrée | ||
| Eau salée |
| Solution | + soude | + nitrate d'argent | Ions identifiés |
|---|---|---|---|
| Sulfate de cuivre | |||
| Sulfate de fer II | |||
| Chlorure de fer III | |||
| Chlorure de sodium | |||
| Solution X |
1. Classe les trois liquides selon leur capacité à conduire le courant. Quelles particules expliquent la conduction ?
2. L'eau sucrée contient des molécules de saccharose. Pourquoi conduit-elle si mal le courant ?
3. Rédige, pour chaque test, une phrase du type : « Si on ajoute … et qu'on observe …, alors la solution contient … ».
4. Quels ions contient la solution X ? Propose son nom.
5. Pourquoi utilise-t-on de l'eau distillée pour rincer, et non l'eau du robinet ?