Tests d'identification de quelques ions
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• identifier quelques cations (Fe3+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Al3+, Pb2+) ;
• identifier quelques anions (Cl-, PO43-, SO42-) ;
• utiliser pour cela des réactions de précipitation avec des réactifs courants.
Prérequis : anions et cations, précipitation des électrolytes, neutralité électrique d'une solution.
Situation de départ
Au laboratoire, des flacons contiennent des solutions de couleurs différentes : sulfate de cuivre CuSO4, sulfate de fer (II) FeSO4, chlorure de zinc ZnCl2, nitrate de fer (III) Fe(NO3)3, sulfate d'aluminium Al2(SO4)3…
• La couleur d'une solution est-elle due aux ions qu'elle contient ?
• Une solution incolore peut-elle contenir des ions ?
• Peut-on se fier seulement à la couleur pour savoir quels ions sont présents ?
Pour identifier un ion avec certitude, on utilise un réactif qui donne avec lui un précipité caractéristique.
I. Le matériel et les réactifs
Cette leçon peut se faire sous forme de travaux pratiques. On utilise des solutions à environ 0,1 mol.L-1.
Solutions et réactifs
| Pour chercher les cations | Pour chercher les anions |
|---|---|
| FeCl3, Fe2(SO4)3 (ions Fe3+) | nitrate d'argent AgNO3 (réactif) |
| FeCl2, FeSO4 (ions Fe2+) | chlorure de baryum BaCl2 (réactif) |
| CuCl2, CuSO4 (ions Cu2+) | NaCl (ions Cl-) |
| ZnCl2, ZnSO4 (ions Zn2+) | phosphate de potassium K3PO4 (ions PO43-) |
| AlCl3, Al2(SO4)3 (ions Al3+) | K2SO4, Na2SO4 (ions SO42-) |
| Pb(NO3)2 (ions Pb2+) | |
| réactifs : soude NaOH, iodure de potassium KI |
Matériel : tubes à essais, pissette d'eau distillée, baguette de verre, bec bunsen.
II. L'identification des cations
1. Les cations colorés
Dans des tubes contenant environ 2 mL de solution, on ajoute quelques gouttes de soude (Na+ + OH-) :
Les cations colorés et la soude
| Ion (couleur de la solution) | Précipité obtenu | Équation simplifiée |
|---|---|---|
| Fe3+ (jaune rouille) | rouille : hydroxyde de fer (III) | Fe3+ + 3 OH- Fe(OH)3(sd) |
| Fe2+ (vert pâle) | vert, brunit lentement à l'air : hydroxyde de fer (II) | Fe2+ + 2 OH- Fe(OH)2(sd) |
| Cu2+ (bleu) | bleu : hydroxyde de cuivre (II) | Cu2+ + 2 OH- Cu(OH)2(sd) |
La couleur de la solution est due aux ions hydratés ; la couleur du précipité confirme l'ion présent.
2. Les cations incolores
Les solutions de ces ions sont incolores : seule la réaction avec un réactif permet de les reconnaître.
Zn2+ + soude : précipité blanc gélatineux d'hydroxyde de zinc.
Al3+ + soude : précipité blanc gélatineux d'hydroxyde d'aluminium.
Pb2+ + iodure de potassium KI : précipité jaune vif d'iodure de plomb.
Les deux précipités sont blancs. On ajoute une solution d'ammoniac : seul l'hydroxyde de zinc Zn(OH)2 s'y dissout.
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