Chimie · 2ème Tec.InfoThème 2 : Les solutions aqueuses acides et basiques · Chapitre 2

Réactions des solutions acides et basiques

Objectifs

À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• montrer que les solutions acides et basiques contiennent des ions ;
• identifier l'ion commun aux solutions acides (H3O+) et l'ion commun aux solutions basiques (OH-) ;
• réaliser la réaction d'un métal avec une solution acide ou basique et reconnaître un dégagement de dihydrogène ;
• citer des matériaux qui réagissent, ou ne réagissent pas, avec les solutions acides ou basiques.
Prérequis : solutions acides et basiques, concentration molaire, équation d'une réaction chimique.

Situation de départ

Les colonnes en marbre de certains monuments anciens sont rongées. Les détartrants, le vinaigre ou les déboucheurs d'éviers sont vendus dans des flacons en verre ou en plastique, jamais dans des boîtes métalliques. Comment expliquer ces observations ?

I. Le caractère ionique des solutions acides et basiques

1. Elles conduisent le courant

On réalise un circuit en série comprenant un générateur de tension continue, un interrupteur, un rhéostat, une lampe et un électrolyseur. On place successivement dans l'électrolyseur des solutions d'acide chlorhydrique, d'acide sulfurique, d'acide éthanoïque, de soude, de potasse et d'ammoniac : la lampe s'allume à chaque fois (plus faiblement avec l'acide éthanoïque et l'ammoniac, à concentration égale).

Animation

© Mohamed — mimba-educ.com | MB-87F4EAC3CONDUCTIBILITÉacide chlorhydrique+GK© Mohamed — mimba-educ.com
Fig. 1 — La lampe s'allume : la solution d'acide conduit le courant.

À retenir

Les solutions aqueuses acides et basiques conduisent le courant électrique : elles renferment des ions ; on dit qu'elles ont un caractère ionique.

2. L'ion commun aux solutions acides

Acide chlorhydrique. Avec quelques gouttes de nitrate d'argent (Ag+ + NO3-), il donne un précipité blanc qui noircit à la lumière, le chlorure d'argent :

Ag+ + Cl- AgCl (s)
La solution contient des ions chlorure Cl-. Comme elle est électriquement neutre, elle contient autant d'ions positifs : en se dissolvant, le chlorure d'hydrogène HCl s'ionise, l'ion H+ s'associant à une molécule d'eau pour former l'ion hydronium H3O+ :
HCl (g) + H2O H3O+ + Cl-

Acide sulfurique. Avec le chlorure de baryum (Ba2+ + 2 Cl-), il donne un précipité blanc de sulfate de baryum :

Ba2+ + SO42- BaSO4 (s)
La solution contient des ions sulfate et des ions hydronium :
H2SO4 + 2 H2O 2 H3O+ + SO42-

À retenir

Toutes les solutions aqueuses acides renferment des ions hydronium H3O+ et des ions négatifs (Cl-, SO42-, NO3-...).

3. L'ion commun aux solutions basiques

Soude. Un fil d'acier trempé dans la soude colore en jaune la flamme d'un bec Bunsen : la solution contient des ions sodium Na+. Versée dans une solution de chlorure de fer (III), elle donne un précipité rouille d'hydroxyde de fer (III) :

Fe3+ + 3 OH- Fe(OH)3 (s)
La soude contient donc des ions Na+ et des ions hydroxyde OH-, en quantités égales, issus de la dissociation de l'hydroxyde de sodium :
NaOH (s) Na+ + OH-
Potasse. De même, la potasse colore la flamme en lilas (ions K+) et donne le précipité rouille avec les ions Fe3+ : KOH (s) K+ + OH-.

© Mohamed — mimba-educ.com | MB-87F4EAC3IDENTIFIER LES IONSHCl + AgNO3AgCl : blancCl- présentsH2SO4 + BaCl2BaSO4 : blancSO42- présentsNaOH + FeCl3Fe(OH)3 : rouilleOH- présentsKOH + FeCl3Fe(OH)3 : rouilleOH- présents© Mohamed — mimba-educ.com
Fig. 2 — Tests d'identification des ions des solutions acides et basiques.

À retenir

Toutes les solutions aqueuses basiques renferment des ions hydroxyde OH- et des ions positifs (Na+, K+...). Les ions des solutions sont entourés de molécules d'eau : on dit qu'ils sont hydratés.

II. Réactions avec les métaux

1. Solutions acides et métaux

Avec le fer. On verse de l'acide chlorhydrique sur de la limaille de fer dans un tube à essais. Un gaz incolore se dégage ; présenté à une flamme, il provoque une petite détonation : c'est du dihydrogène H2. Après filtration, le liquide donne avec la soude un précipité vert d'hydroxyde de fer (II) : il contient des ions Fe2+. Avec le nitrate d'argent, il donne un précipité blanc : les ions Cl- sont toujours présents, ce sont des ions spectateurs (indifférents).

2 H3O+ + Fe (s) H2 (g) + Fe2+ + 2 H2O

Avec le zinc. On observe aussi un dégagement de dihydrogène ; le filtrat donne avec la soude un précipité blanc gélatineux d'hydroxyde de zinc, soluble dans un excès de soude : il contient des ions Zn2+.

2 H3O+ + Zn (s) H2 (g) + Zn2+ + 2 H2O
Avec le cuivre. Il ne se passe rien : les ions H3O+ sont sans action sur le cuivre.

Animation

© Mohamed — mimba-educ.com | MB-87F4EAC3ACIDE CHLORHYDRIQUE ET MÉTAUXferdégagement de H2zincdégagement de H2cuivreaucune réactionle gaz qui détone à la flamme est du dihydrogène© Mohamed — mimba-educ.com
Fig. 3 — L'acide chlorhydrique attaque le fer et le zinc, pas le cuivre.

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