12 3 4

aaa ^)2. aa

Eau oure

tttô i

,l:

IL L'eau, les acides, les basès et les sels

./

- 9999îJ'9J.J.'

Le citron, une source naturelle d'acide citrique.

0 12 3 4 ⁵

pH _d'ure peau saine

T

Auh'es nettoyants

13 14

hydroxyde de sodium molaire ,., Eau de mer

lr^ Ç

^su..n

Vinaigre,,

JUs Oe

J

citron

2

t0

Alealin

I |

.4o-oonluou.

t2

Acide del

batterie

r3

Acide t4

Obj."tifs

: _o

_{Savoir la} composition de i'eau.

t

Savoir expliquer la synthèse et l'électrolyse de l'eau.

' :- _{0 Être}

_capable

_de différencier les propriétés physiques et chimiques

de l'eau.

aaaQaaaaaa

L'eau est un composé particulièrement important pour la chimie, la physique et I'industrie (traitement des eaux).

I. Généralités

L'eau

est un corps

qui

nous est

si familier

^que

I'on

^en oublie

parfois

son importance.

L'eau couvre less/q de la surface du globe terrestre.

"

^{L'eau est un} constituant important ^:

pour les végétaux (50

à75%

^de leur masse)

;,.::::f;î:ffi 3ïJ::#3i,i:,ï,i:::,T,,'l",enc.smé,.,.gie II. Propriétés phvsiques

L'eau

se

trouve

sous

trois

états

:

état

solide (le

glaçon), état

liquide (la pluie),

état gazeux (vapeur d'eau).

À

température

ordinaire,,l'eau

est

un liquide incolore,

inodore

et

sans saveur quand elle est pure.

À

la pression atmosphérique normale

(I atm):101,3 KPa:

760 mmHg), I'eau bout à 100oC et ^se

solidifie

à

0'C.

Sa masse volumique est de glcm! à

4'C.

Elle

peut dissoudre de nombreuses matières

pour

donner des solutions, c'est un très bon solvant.

- _III. Les composants de l'eau

1.

L'électrolyse

de

l'eau

Pour ^connaître la formule des molécules d'eau, nous allons

^t

décomposer ces molécules

par le

passage

du courant

électrique.

C'est une

< électrolyse

>. Le

passage

du ^courant électrique

est facilité par

I'ajout

d'acide sulfurique dans 1'eau.

I

NrorNs (NorR)

Le courant passe. Les deux tubes à essais, pleins d'eau au départ, se

remplissent de gaz.

Les produits de

l'électrolyse

^:

La molécule d'eau est donc formée de

2

atomes d'hydrogène

pour

¹ atome d'oxygène.

La formule de la molécule d'eau : HzO

L'équation

de

la

décomposition de

l'eau par le

passage

du

courant électrique :

2lrlzo ----+ 2Hz +

Oz

La

cathode

^L'anode

PLUS (ROïIGE)

L'électrode La cathode L'anode

La borne du générateur La borne négative

(-)

La borne positive (+) Le .rolume de gaz

obtenu ² volumes 1 seul volume

L'expérience de mise en évidence du gaz formé

On approche une flamme

On approche une allumette incandescente en train de s'éteindre Le résultat de

l'expérience

On entend une détonation

L'allumette

se

rallume Le gaz mis en évidence C'est Ie gaz

<

dihvdrosène )

^C'est

Ie gaz

< dioxygène

)

I l-:r 2.

La

synthèse de

I'eau

^j

Au

laboratoire,

lâ

réâction inverse

(synthèse de l'eaÙ ^peut

^êt1e

réalisée avec

un

eudiomètre

qui

est

constitué d'une

éprouvette munie

d'électrodes. Cette

éprouvette est retoumée sur une cuve à mercure.

Elle

contient

un

mélange de dihydrogène

et

de dioxygène, dans les

proportions de un volume de dioxygène pour deux volumes

^de

dihydrogène. Un tel mélange est ^appelé

^<

mélange

^{détonant >.}

L'étincelle électrique provoque une réaction chimique entre

^le

dihydrogène

^gazevx

et le dioxygène

^gazevx.

Il

^se

^{forme de}

^l'eau

liquide.

Le

niveau du mercure monte rapidement presque au sommet de l'éprouvette.

L'équation de synthèse ^de l'eau

s'écrit

^:

Oz + ^2}J2 --5 ^2H2O IV. Propriétés chimiques ^de I'eau

L'eau ^peut réagir avec beaucoup ^de corps.

1. Réaction

d'un

oxyde basique aYec Iteau

Expérience de

Ia combustion

du

sodium

(manipulation uniquement par l'enseignement).

-

On prend

un

morceau de sodium métallique solide ^à

l'aide

d'une pincette, coupé dans une assiette en petits morceaux. On gratte la surface de sodium avec un couteau. On place le sodium ^dans un têt

à

combustion

et on

chauffe avec

un

bec bunsen

pour

enflammer

dans I'air. On ^porte le sodium enflammé dans un flacon

de dioxygène

pur

et parfaitement anhydre.

Têt

à

combustion

- On ^observe une flamme jaune et une fumée blanche

^de monocristaux

d'oxyde

de sodium (Na2O)

-- f,l i

.. 1

.:

^.

. ^{' n.} tieau les acides, les ba'àes èt led sels

;r- .

i.':

À{Élcnge

M?+ 02

-{vagt fêtincelle Après fétince.[e

2.

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.l

:lI,c[.?BPu, les acides, les ûases et'les sèls

-

^{Écriture de la réaction} de combustion du sodium

:

^,

4

Na * Oz ---)

²

NazO

^Réaction

exother:rnidge

:

Le

^CômpoSé

formé est I'oxyde de Sodium. C'estj un

oxyde basique.

-

Dissolution de

l'oxyde

de sodium dans

l'eau

^:

NazO + HzO 1,!-NaOH

Le composé formé est

l'hydroxyde

de

sodium.

C'est une base.

Les basês bleuissent le

papier tournesol

rouge.

Les oxydes basiques des métaux alcalins et

alcalino-teneux réagissent avec l'eau pour donner des hydroxydes. Par exemple :

KzO + _HzO -)

2

KOH CaO + HzO

-+

^Ca(OH)z

Généralisation

xvde basique

* eau ----) ^hvdroxvde

^(base

^hydroxylée

Réaction

de

I'eau

avec des métaux alcalins

Les

métaux alcalins sont

connus

pour leur réaction violente

avec

I'eau.

Cette

violence

augmente

lorsqu'on

descend dans

l'ordre

du groupe.

Voici

cette réaction ^:

étal

alcalin * eau---rhydroxyde

du

métal alcalin + dihvdrogèn Exemple

:

Réaction du sodium

avec

I'eau

Manipulation

Tous les objets utilisés pour manipuler le sodium doivent

être parfaitement secs.

Dans

la

soucoupe couper un

petit

morceau de sodium de la grosseur

d'une tête d'allumette, puis à I'aide de la pince, le

déposer

sur

le papier

filtre

au-dessus de l'eau, mettre la

vitre

de la protection.

Matériels

Réactifs

- cristallisoir

⁽¹⁰⁰⁰

mL

environ)

- ^vitre

^{de protection}

-

^{pince à sodium}

-

^papier

^filtre -

^soucoupe

-

^couteau

-

^sodium

-

phénol phtaléine

-

^eau

Précautions

Blouse, lunet'ues,

reboucher aussitôt

le flacon

de sodium et

le mettre en

sécurité.

Ne

^pas

toucher le ^{sodium avec}

^les

doigts.

Observation

On

observe

une

flamme ^jaune, violette de Ia phénolphtaléine en

des fumées blanches milieu basique.

.' t

les acides, les bàses et lqs sels

.1'

...

/ ,-- et la

^couleur

Equation-bilan

de

réaction

de

sodium

avec

I'eau

2

NaG) + 2HzOOl ---)

^{2 NaOHlaqy}

Cette réaction est particulièrement

exothermique.

Les réactions des métaux alcalins avec

l'eau

peuvent être, selon les quantités mises en æuvre, particulièrement dangereuses.

3. Réaction de

I'eau

avec des oxydes acides

L'eau peut réagir avec

quelques

oxydes

acides

pour donner

^des acides oxygénés. Par exemple :

COz + HzO ^---r

^H2CO3

SO: + HzO ---)

H2SO4

PzOs

+

3

H2O

-)

^2H3PO4

Les solutions acides obtenues rougissent le

papier _tournesol

bleu.

Généralisation

xyde acide + eau ---r acide oxvséné (acide ternaire

4. Réaction de

l'eau

avec

dtautres

corps

Exemple 1 :

Le

fer réduit l'eau, mais seulement.au-dessus de 500oC

(l'eau se trouvant alors à I'état de vapeur), l'équation-bilan

de réaction

s'écrit

^:

3Fe + 4H2O

^5oo'c

>

^Fe3Oa

+

4,Hz

Exemple

2 : La

vapeur

d'eau,

passant

sur du coke (C)

fortement

chauffé (vers 1100"C), est

réduite

; il se forme de monoxyde

de

carbone et du dihydrogène. L'équation-bilan de cette

réaction

s'écrit

^:

c + Hro

^rroo'c

> co +

H,,

+

HzG)

:,II; I,'eau,

:.:

ri il[: ^I-r'eau, les acides, les 6ases et les:sels ^'

.ij

i.i.:_-l::'. _-: ,_'. --i

L2eau : un excellent solvant

Lleau

est

un

excellent solvant : elle peut dissoudre de et certains _Eaz.

Il

^est

très facile de former

des mélanges homogènes en préparant une solution avec

l'eau

et certains solides comme

le

sel,

le

sucre, le chocolat en

poudre,lp

_-café. On

dit

que ces solides se dissolvent dans I'eau :

ils

se

réduisent

en

fines particules

invisibles

dans

I'eau. La solution

obtenue

est une

^<<

solution

aqueuse

)). L'eau est le

^<

solvant

>>

et le

solide

dissous est le

^<< soluté >>.

L'opération ainsi réalisée s'appelle

une

<

dissolution

^>>.

VI. L'importance et I'utilisation de l'eau

L'eau dite

<

courante

^>> est

une solution d'eau, de

sels minéraux et

d'autres adjuvants. Pour cela, I'eau que I'on trouve sur Terre

est rarement

un

composé chimique

pur. Les

chimistes

utilisent de

l'eau

distillée pour leurs solutions,

cette eau étant

à

99yo,

il ^s'agit

^d'une

solution aqueuse.

L'eau, élément vital pour l'homme, est la boisson naturelle

^par

excellence.

La ^gestion de l'eau couvre de nombreuses activités ^:

-

^la production agricole

(irrigation

et drainage) _;

-

la production d'eau potable _;

-

l'assainissement (ou épuration) _;

-

^la production d'énergie et le transport _;

-

la restauration, protection et gestion des

milieux

naturels et forestiers (zones humides et

milieux

âquatiques).

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r eeeeeîeîe

i.

nombreux solïdes

1.On fait brûler

10

L de

dihydrogène

avèc

10

L de

dioxygène.

Après,la

réaction,

quel est le réactif

restant

en

excès

? En combien

de, moles ?

Quelle ^est

la

masse

d'eau

obtenue

?

(tous les gaV,_sont mesurés dans les conditions normales de température et de pression).

2. Compléter et équilibrer les équations des réactions ci-dessous ^:

(7) Cs + HzO --

⁺

(8) Mg + HzO ->

+

(9)

PzOs

+

HzO

(10)

MgO + I{rO

^---+

(11) CaO + FI2O ->

(12)

K2O + FI2O

^---+

3. Donner 3 exemples de solutions dont le solvant est l'eau.

4. Quelle ^est I'importance de I'eau ?

5. Équilibrer l'équation suivante

: ^Fe * HzO

^500"c

>

^Fe3O4

+ I1,

6.

À

I'expression de

la

colonne

A,

associ e par une flèche, l'gxpression de la colonne B.

A

^B

1. Une molécule d'eau est constituée de

a. inodore, sans saveur

2. L'eau est un liquide incolore, b. 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène

3. La solution basique c.

rougit

le papier tournesol bleu

A La solution acide d.

bleuit

le papier tournesol rouge

7.Lors

d'une électrolyse de l'eau, on recueille à I'anode

46

cm3 de gaz.

Quel volume de gaz recueille-t-on à la

cathode

? Quels sont

^{ces deux} gaz? Comment peut-on les

identifier

^?

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