aaaQaaaaaQ eeeee 7/"T;eÊ,aerrdleg

.::

lI: L'êau; lês acides, les bases et les bels

.

Obj"ctifs

Gaaaa

-><-><-><-

eeeee

't

Etre capable d'énoncer les formules de quelques acides minéraux traités

-

dans le cours.

't

Connaître les propriétés des solutions acides.

"0

Savoir certains usages des acides.

'r

Être capable de reconnaître un acide à I'aide de sa formule.

'

0

Savoir

identifier

le caractère acide à

l'aide

des indicateurs colorés.

t

Savoir réaliser

et

interpréter

les

expériences entre des métaux

et

l'acide chlorhydrique.

aaaQaaaaaQ

I

Exemples d'acides

Nom

Formulc Radical d'acide Valence du

radical d'acide

Acide chlorhydrique _HCT.

ct- ^I

Acide nitrique _HNO3

NO; I

Acide sulfurique _HzSO+

soî- II

Acide phosphorique H:PO+

Poi m

Les ^molécules des

^<< acides >>

contiennent un ou plusieurs

atomes

d'hydrogène. o

^.

II. Formules des acides

La formule

brute

pour un

acide inorganique commence toujours par un ou plusieurs atomes d'hydrogène

etduradical

d'acide.

L'hydrogène a la

valence

I. Le

nombre d'atomes d'hydrogène dans la molécule d'acide représente la valence du radical d'acide.

Hydrogène Radical d'acide Valence du

radical d'acide ^Formule

H Br I

FIBr

H

_sz-

II

HzS

H co3- II

HzCO:

H

cto; ^I

^HC{,O4

Chimie

C4 -

⁶³

7/"T;eÊ,aerrdleg

1

'',",.,,,II,;Lleau,le.

â"id"r,les ^{baÈes èt} les sels

:

-

^{, , -}

IfI'' Classement

des.acides, ^-,

Selon leur structure :-on distingue deux catégories d'acide

:

^'

-

Les hydracides

ou

acides binaires sont composés

d'un

non-métal et d'hydrogène,

- Les

oxacides

ou

acides temaires sont composés

d'un

non-métal ou

d'un métal de

tragsi_tion d'hydrogène et d' oxygène.

fortement oxydé,

associé

à des

atomes

Schéma du classement des acides

Quelques acides à connaître

a)

Acide sulfurique

(HrSOo)

L'acide sulfurique pur

est

un liquide

visqueux,

incolore et

inodore, de masse

volumique

1,83

gl" ^t

à20"C.

C'est un ^acide minéral fort. il est miscible à I'eau en

^toutes

i1:::#"rîltrique est

naturetlement présent

.n ,otrtion

^{dans tes}

pluies acides.

L'addition d'eau à l'acide sulfurique produit un

dégagement de chaleur considérable, en même temps qu'une contraction du volume

total. Mis en contact avec Ia peau, l'acide pur

.occasionne _de sérieuses

brûlures. En

conséquence,

il faut avoir soin de

verser

lentement l'acide dans I'eau ; l'opération inverse provoque

une

réaction extrêmement violente

avec

projection d'acide.

L'acide sulfurique

est un

produit industriel

de première importance,

qui trouve de très

nombreuses

applications, surtout dans

les

batteries au plomb pour les voiture( et autres véhicules,

le traitement des

minerais, la

fabrication des

engrais, le raffinage

du

pétrole,

le traitement des eaux usées et les synthèses chimiques.

Acides

Acides non-oxygénés ou hydracides (acides binaires)

Acides oxygénés ou oxacides (acides ternaires)

Monoacides : HNO2, HNO3 Diacides : H2SO3, H2SO4

Triacides : H3PO3. HrPO+

Monoacides : HCt,, FIBr, FIF,

HI

Diacide : H,S

ii. i-':.:.,. .r-; :.-': l.-.:,

.:'i '::,i;

--.r .II. L'eau, les acides, t", jtur"a

et les sels

. b)Acide chlorhydrique (HCt) , ' ,'

^:

_L:acide chlorhydrique est un

liquide

fumânt, transparent,incolore _ou jaunâtre, _{de masse} volumique

l,r9glcm3

(solution

à 37%)'àzooc.

on

peut

l'obtenir

par dissolution dans

l'eau

du chlorure d,hydrogène qui est vrL gaz.

L'acide

chlorhydrique est un acide inorganique très

fort, utilisé

dans

un grand nombre de

procédés

industriels. La qualité du

produit

utilisé

dépend généralement

de l'application

envis agée.

Cet

acide sert

à la fabrication d'engrais, de

chlorures

et

des sels métalliques

divers. De plus, on l'utilise pour le

décapage

et le

détartrage des

métarx.

IV. Nomenclature des acides

1. Les acides non-oxvsénés

(Hydracides)

Les < hydracides >> ont pour formule générale

H"X.

(Xdésigne

un non-métal _;

n

^est le nombre d'atome d'hydrogène) Deux nomenclatures sont utilisées :

- ^Première

nomenclature

: le nom du composé est obtenu

en

ajoutant au nom du ^non-métal le suffixe

<< ure >>

suivi de

la dénomination d' hy dro gène.

nom du non-métaL-ure d'hydrogène

-

Seconde nomenclature

: le nom du composé est formé de

la

dénomination

< acide >>

suivi du nom du non-métal

auquel on ajoute le suffixe l.rydrique.

acide * nom du non -métal-hydrique

Remarque : ^cette deuxième nomenclature est souvent

utilisée lorsqu'on parle de

l'hydracide

en solution aqueuse.

(acide

chlorhydrique:

solution aqueuse de chlorure d'hydrogène)

Liste

des

principaux

acides non-oxygénés

F

ormule Nomenclature

¹ Nomencl ature 2 HC8 chlorure d'hydrogène acide chlorhydrique FIBr bromure d'hydrogène acide bromhydrique I-IF fluorure d'hydrogène acide fluorhydrique

HI

iodure d'hydrogène

acide

iodhydrique

HzS sulfure d'hydrogène acide sulfhydrique

HCN

cyanure d'hydrogène acide cyanhydrique H2Se séléniure d'hydrogène acide sélénhydrique HzTe

tellure

d'hydrogène acide tellurhydrique

Chimie C4

65

- ,:

_-

-:. r

,.

:II.L'.eau, les acides, les.ba'$es et le3 selb

2. Les acides oxvsénés (oxacides)

Les ^<< oxacides >>

ontpour

formule générale

HX|O".,

(x

désigne un non-métal ou un métal de

transition

fortement ory;d6 _;'

s

est le nombre d'atome

d'hydrogène;

_{b est le} nombre d,atome de.X et c est le nombre d'atome d'oxygène).

-Le

^{nom du} composé est formé de la dénomination << acide >

suivi

du

' _{nom du}

_non-métal

_{(ou du métal}

_de

transition)

auquel

on

ajoute le suffrxe << ique

)

ou ⁽⁽ eux>>.

- ^Le

<<ique > (ou quelquefois <<

riquel),

est

utilisélorsque

le nom du radical d'acide se termine par << ate >, tandis que le << eux>> est utilisé lorsque le nom du radical d'acide se termine par << ite ^>>.

Liste

des principaux radicaux d'acides donnants

lieux

aux oxacides les plus courants :

l

Radical d'acide

Nom du radical d'acide

Formule des oxacides'

Nom

des oxacides

NO; nitrite

----+

^{HNO2 acide nitreux}

NO;

nitrate ---+ HNO3 acide nitrique

CrOi

chromate ---) FIzCTO+ acide chromique Cr2o-l- dichromate ---) H2Cr2C,7 acide dichromique

soi

^sulfite ---) HzSO: acide sulfureux

so

_?- sulfate _HzSO+ acide sulfurique

Po3- phosphite

-.---)

^H:POr acide phosphoreux

Po1 phosphate

--)

^HrPOa acide phosphorique

cto-

hypochlorite ---+ HCTO acide hypochloreux

cto;

^{chlorite ___>} HCLO2 acide chloreux

cto;

^chlorate ---J HCg03 acide chlorique

cto;

perchlorate

-)

HCtC.4 acide perchlorique

col-

^carbonate

_HzCo:

acide carbonique

Bo3- borate

--)

H3B03 acide borique

sio

₃ silicate ---+ H2Si03 acide silicique

MnO;

permanganate

-J

^HMnO+ acide permanganique

MnOl-

manganate _---J H2MnOa acide manganique

IO;

per-iodate

--+

^{HIOq acide} per-iodique BrO- hypobromite ---) FIBrO acide hypobromeux

BrO;

bromate

-_)

^FIBTO3 acide bromique

l.:r..:

;

^II. L:'eau, les acides, les 6ases et le's Sels

,,..',;

Un acide a un

pH

moins que 7. Ses propriétés caractéristiques sont : goût aigre, réagit avec les métaux pour former du dihydrogène, conductib]lité électrique.

un

acide rougit le papier tàumesol bleu et I'hélianthine.

1.

Manipulation

Dans 5 tubes à essais notés

A, B, c, ^D

et E, introduire respectivement un peu des métaux suivants :

- zinc

(grenaille) _dans

A

_; Aruminium (poudre) _dans

B

; Fer (poudre)

dans c ; ^cuivre (tournure) dans D; Magnésium (un tout

petit morceau) _{dans E.}

- Ajouter

_ensuite, avec précautions, de

l,acide

chlorhydrique

(HCt)

pour une hauteur

de 2

cm.

-

Pendant la réaction boucher pendant 2 minutes le tube à essais puis

ouvrir

et approcher une allumette enflamrhée.

Observation

Chimie C4

:67

V.

Tube

C

zinc

t

acide chlorhydrique

effervescence (dégagement

gazeux)

aluminium

*

acide chlorhydrique

effervescence (dégagement

fer

*

acide chlorhydrique

effervescence (dégagement

gazeux)

cuivre + acide chlorhydrique

:

_{pas de}

réaction

magnésium + acide chlorhydrique

effervescence (dégagement

Test de

la flamme

: obtenu

* aiiumette

\\l// \\l//

bruit d'explosion (< pop >)

:

dihydrogène de formule H,

bruit d'explosion (< pop >) = dihydrogène de formule H

bruit d'explosion (< pop _{>) --} dihydrogène de formule _Hz

Il ne se passe rien

bruit d'explosion (< pop

>):

dihydrogène de formule

-

Avec

le cuivre, il

ne se passe

rien

:

I'acide

chlorhydrique rie

réagit

t. :

pâs avec le cuivre.

- Avec les autres métaux, il y à effervescence qui traduit

un dégagement gazeûx.

L'acide chlorhydrique réagit avec'le z\nc, I'aluminium,

le fer et le magnésium.

- L'approche d'une allumette

enflammée

provoque une détonation

sauf avec

le tube

contenant

le cuivre et l'acide

chlorhydrique.

La

détonation montre

qu'il

s'est formé urL

gM:

le

dihydrogène.

Établir

les

équations-bilans correspondants aux

réactions

. _Action

_de

_l'acide

chlorhydrique sur Ie zinc

Zn + zIJCl. ---) ZnCl.z +

^Hz

r _Action

_de I'acide chlorhydrique sur

l'aluminium

2Al. + 6IJC|.. _> _2Al.Cl4 +. 3I{z

o _Action

_de I'acide chlorhydrique sur le fer

Fe + z}lcf.

-)

FeCL2

.

*

H2

o _Action

_de

_l'acide

chlorhydrique sur le

cuivre

: Pas de réaction donc pas d'équation.

o _Action

_de

_l'acide

chlorhydrique sur le magnésium

Mg + 2HCL --) MgCl"2 +

H2

En

^général

Les

métaux placés devant

l'hydrogène

dans

l'échelle

électrochimie réagissent avec

les

acides

dilués (sauf l'acide nitrique) pour

donner des sels métalliques et de dihydrogène.

métal + acide

---+

sel + ^dihvdrosèn

Échelle

électrochimie

de quelques

métaux

Exemples ^:

Znçs1 +

2HCl.qaql 2

Na(s) +

HzSO+(aq)

Ag(') +

^HC[,qaq1

CuGl +

HC{,taql

--)

^ZnCL2@q1

+

Hz(e)

---)

Na2SOaluq;

+

Hz(e)

---) pas de réaction ---+ pas de réaction

K,

Ca, Na,

Mg,

A(,, Zn, Cr, Fe,

Ni,

Sn, Pb,

E,

déplace

(H)

de I'acide

2' ^Action

des acides

sur

les sels

Les

acides réagissent

sur les

bels

pour

dorurer du nouvel acide.

'i.

,:: II. I;ieari; les acides, les b-ases et les sels

i"

nouveau sel

cide + sel---+ nouveau sel + ^{nouvel acid}

Exemples ^:

HCt, + AgNO3 ----)

H2SO4

+2KMnO+

---)

trt rro arr*

Celcsire

AgCf. + HNO3 /i'-

KzSO+ +

2 HMnO+

Eau de ctraux

Manipulation sur I'action

des acides

sur

^le

calcaire

Le calcaire est une roche

sédimentaire

composé de

carbonate de calcium, CaCOr.

a) Expérience

On

fait

couler de

I'acide

chlorhydrique concentré contenu dans un entonnoir

tulipe muni d'un

robinet sur du calcaire contenu dans un erlenmeyer grâce au dispositif ci-dessous.

Tulipe

.{.cide cûlorhyddque

Un tuyau à dégagement permet la communication

^entre l'erlenmeyer de réaction et celui qui contient de I'eau de chaux.

b)

Observation

Que constate-t-on ?-Qu'arrive-t-il aux morceaux de calcaire?

c)

On constate

qu'un

gaz (bulles) apparaît. Ce gaz passe dans

l'eau

de

chaux

et

la

trouble.

Au

bout de quelques minutes les morceaux de calcaire ont disparu dans l'erlenmeyer.

Conclusion

Le calcaire réagit chimiquement avec l'acide chlorhydrique

en donnant un

gaz:

le dioxyde de carbone qui trouble l'eau de chaux.

La réaction qui a lieu au cours de l'expérience se traduit

par l'équation-bilan suivante ^:

CaCO: + 2HCl. ---) CaCl4 + COz +

HzO Cette réaction est très

utile

^pour reconnaître une roche calcaire sur le terrain.

Chinie C4 69

3. ^Aôtiôn

^{des âcidèÉ}

^sur

^lcs:beEgq,

.'.:

. ^, II; L'eau, les acides, les bâses et les sels

:.

, ill

Laréacti.on-d'un acide avec une base s'appelle < neutralisation >. Si la réaction a

lieu

entre un acide et une base selon Arrhenius, elie produit toujours un sel et de I'eau.

cide + base ---+ sel +

^ea

Exemples ^:

NaOH + HC8, ---) NaCt, +

HzO

HzSOa + Ca(OH)2 ---+ CaSO+ + 2H2O

4.

Action

des acides

sur

les oxydes basiques

Les acides réagissent sur les oxydes basiques pour donner du sel et de 1'eau.

cide + oxyde basique

^---+

s€l +

^eau

Exemples ^:

HzSO+

+ BaO ----) ^BaSO+ +

HzO ^'

2HCf. + _{CaO ---+} CaCI'z +

HrO 5. Réaction avec des

indicateurs

colorés

a)

Réaction

avec le

papier

_tournesol

_bleu

(ou

litmus)

Le

^papier tournesol est un papier

qui

sert à savoir si une substance

,

est acide ou basique.

Il y

a deux types de papier tournesol : le rouge et le bleu.

Le papier tournesol bleu devient rouge au contact

d'un

acide.

drlorhl'drique

Lapier tournesol bleu devient rouge

ll. I -':::;. i3i i,.i.l:i-i.:.ji "

Expérience

^,

Dans la première expérience, on a

Celui-ci garde toujours sa couleur

i,

- -II. I,'ead,.les acides, les bâsês et les sels

it

utilisé

du papier toumesol rouge.

au contact de

I'oignon,

Dans

la

deuxième expérience, on

Au

contact de

l'oignon,

le papier et devient rouge-rosé.

a

utilisé

du papier tournesol bleu.

tournesol bleu change de couleur

D'après les deux résultats obtenus, on en conclut que

l'oignon

est un acide.

b) Réaction avec

I'hélianthine

(ou

méthylorange)

L'hélianthine,

autrement appelée méthylorange, est

un

indicateur coloré

utilisé

en chimie pour marquer la présence

d'un milieu

acide

(il _vire

en rose-rouge).

Expérience

Dans un tube à ^essai, verser 1-2 mL de ^solution

^d'acicie

chlorhydrique, eniuite ajouter

quelques

gouttes d'hélianthine

et observer.

acide

Chimie C4

chlorhyddque

7T

' _{, ..}

..l [..!]q4g, I,es'acides, les baËes et les

sels

/.

. .:i. l ^._._.,,, ._,

'::,j

-.e)Conclusion i ,:..:

Le papier toutnesol bleu devient rouge au contact d"un

acide.

^'

;liri:

En

milieu

acide,l'hélianthine ^de couleur orange devient rouge.

VI. L'utilisation de quelques acides

Les acides sont présents ^dans un ^grand nombre de

fruits

et de boissons

qu'on

consomme quotidiennement.'Ils sont responsables

du

gott( dclde de ces aliments.

Les boissons

ou liquides

alimentaires

ont, en

général, contiennent des acides : acides citriques dans les sodas, acide acétique dans le vinaigre, acide tartrique dans le vin.

Les acides concentrés peuvent provoquer ^des brûlures sur la peau et les muqueuses (yeux, nez, bouche).

Il

faut toujours

lire

attentivement les étiquettes des

produits

avanl de les

utiliser,

prendre les précautions adaptées (gants, lunettes,

blouse...)

et

ne jamais mélanger les produits.

Toute manipulation

d'un

acide concentré

doit

se faire en respectant des consignes de sécurité ^:

-

Travailler dans un local aéré avec gants et lunettes.

-

Ajouter I'acide dans I'eau, et non le contraire.

-

^{Ne jeter dans}

^l'évier

^{que des} solutions diluées.

Formule

Nom

Etat naturel

et usage

HCT. Acide

chlorhydrique

contenu dans le suc

^gastrique,

décapage de dépôts

^calcaires,

préparation des chlorures métalliques et du PVC.

HzSOq Acide sulfurique

- l'électrolyte

dans les accumulateurs des voitures.

- la fabrication de pigments dont

le dioxyde de titane.

- I'industrie

des pâtes et papiers.

- f

industrie des

textiles

synthétiques, dont la ravonne.

HNO3 Acide nitrique fabrication d' engrais et d' explosifs.

H3PO4 Acide

phosphorique

employé dans les ^boissons

^non

alcoolisées (Coca-cola, Pepsi ^Cola) ;

utilisé dans les

adoucisseurs d'eau, les ensrais et les détergents.

HzCO:

Acide

carbonique contenu dans les boissons pétillantes

cH3cooH ^Acide

^acétique

^utilisé

^comme

^additif

alimentaire.

-: .:- Laréaction

entre

I'acide nitrique

et

lesmétaux

donne du

selmais

ne dégage pas de dihydrogène.

-

Les acides insolubles dans I'eau

niont

pas

d'action

avec les métaux et les indicateurs colorés mais réagissent avec les alcalins.

-

Les acide; ri-dessous sont ^classés du plus

fort

au plus faible :

HzSO+,

HCt,

HNO3, H3POa, HzCOt, H2SiO3

- L'acide sulfurique de grande stabilité peut réagir avec des

sels chlorure

(Ctl,

nitrate

(NO;),

phosphate

(PO]-),

etc...

aaaaaqaaaa

Exercices

1. Comment faire pour savoir qu'une pierre est une

pierre

calcaire ?

2. Quand

on utilise le

^{détergent contenant}

de l'acide chlorhydrique

^pour

lavcr

lc dépôt sur une cuvette de

toilette (le

calcaire), que se passé-t-il ?

Expliquer et écrire l'équation de réaction qui se produit.

3. Compléter les cases vides du tabieau ci-dessous ^: Nom de l'acide Formule

chimique ^Radical d'acide Nom du radical d'acide Acide sulfureux

HNO2 Acide

bromhydrique

HCtC4

4. Lesquels de ces oxydes dissous dans l'eau pour obtenir des acides ^? CaO, Na2O, SOz,

AtzO:,

PzOs, SiO2, NzOs

-

Écrire les équations des réactions correspondantes.

5. On voudrait préparer 0,2

mol

de dihydrogène. Quelle masse de zinc doit- on utiliser pour réagir avec la solution acide chlorhydrique diluée.

Chimie C4 ^{4^}IJ

" ' 'r:-- --'-'-' tt". 'j j ;i :

il.r.';":;.:i:..li---..-r:.:,.II.t'eaqrlesacides, lesdâsesetl'essels,

i

I

.:.

6, Associer par

une flèche les

dgrn!.équations

de la colonne Ajaux demi- _. ^'

,

-

^{équations de} la cglonne B.

Mg + ^THCL

KOH +

HCT.

c. ^{Ca(OFf2 +}

d. ^PzOs

⁺

HzSO+

3 H2O

Compléter et équilibrer les équations des réactions.

a) ^MgSOa + HCl. ---)

^-r

8. Compléter et équilibrer les équations des réactions.

I]CT.

b) LiOH + HCL ---+

c)

^{Ba(OH)z + HzSO+}

d) NzOs + FI2O

--->

e)

^ZnCLz

^{+ HzSO+} ---)

b)

^FeSOa

c) PzOs ⁺

d) KCr, ⁺ e)+

D ^{... +}

+

H:CT.

HzO

^---)

----)

^FIzSO+

}jcf.

⁺

----)

^H2CO3

⁺

--->

FeSO+

⁺

KzSO+

Mg:(PO+)z HNO3 H:PO+

9.

En

faisant

agir une solution d'acide chlorhydrique

^{en excès}

sur la

craie (carbonate

de calcium de formule CaCOr), on ^obtient du chlorure

de calcium, de I'eau et du dioxyde de carbone.

a)

^{Écrire et} équilibrer l'équation de réaction.

b)

_Quelle ^{masse de craie}

^faut-il

utiliser pour obtenir ^{5,28 g de} dioxyde de carbone ^?

10. Les dangers des acides.

Pour nettoyer un objet métallique, un artisan veut

utiliser

un acide.

Il

^ne

possède que de

l'acide

très concentré. Pour

diluer

cet acide sans danger,

il

^se demande

s'il doit

^:

-

^{agir à} mains nues ou porter de gans _;

-

^{verser de l'eau dans un peu d'acide ou l'inverse.}

Quels conseils

lui

donneriez-vous ?

1. KCl. +

H2O

2.

^CaSOa

^{+ 2H2O}

/ ,2-

3.

^2Hi'PO+

4. ^MgCl.2 *

Hz

;li

Ii

i,"-",, l,--...',,.i

.:;.

:; i.':r-.,;-:i,IIr-Llg-.aurlesacides,lesb..aseset.lessels

' :

-i:: i

11, Écrire les fonnules ^{des acides suivants}

: ir : . .

^:

a) acide chlorhydrielre _-

c) acicie

sulfurique

^d) acide carbonique

n.ntablir les équations des réactions qui se déroulent entre

l'acide

, ,r- chlorhydrique et les ^métaux suivants. Nommer' les ^produits de

la réaction.

a)

magnésium

^b)

zinc

^{c) fer}

13.

L'action

de I'acide chlorhydrique sur le fer donne la réaction suivante ^: HC,e,

+ Fe ---) ^FeCl., +

H2

a) Equilibrer l'équation bilan.

b) Quelle ^masse de

fer faut-il

pour obtenir un dégagement de 15 litres de

dihydrogène dans les conditions normales de température et

^de

pression ?

c)

Quelle ^masse de fer entre en réaction avec 1,46 kg

^d'acide

chlorhydrique ^?

QAî=AGGAQAA

-><-><-><-

e î î ^{e e e e} î ^e e

Chimie C4 75