Chapitre 4 : Réaction du fer avec l’acide chlorhydrique

(1)

Chapitre 4 : Réaction du fer avec l’acide chlorhydrique

1/ Le casting : Le fer et acide chlorhydrique

A/ TP : Quels ions contient une solution d’acide chlorhydrique ?

Je pense que l’acide contient des ions hydrogènes H

⁺

responsables de l’acidité et des ions chlorure Cl

^-

responsables (dans chlorhydrique, il y a « chlor »)

Quels sont les ions présents dans une solution d’acide

chlorhydrique ???

Acide chlorhydrique

Test au papier pH : pH = 1 (acide)

présence de H

⁺

Test au nitrate d’argent

Précipité blanc laiteux

qui noircit à la lumière

Présence

de Cl

^-

(2)

L’acide chlorhydrique est une solution ionique constituée d’ions hydrogène H

⁺

et d’ion chlorure Cl

^-

Formule : (H

⁺

+ Cl

^-

)

Elle est neutre électriquement car contient autant d’ions H

⁺

que d’ion Cl

^-

.

Dangers :

1/ Quels sont les dangers de l’acide chlorhydrique concentré ? Irritant, corrosif, toxique et dangereux pour l’environnement.

2/ Donne les 2 grands domaines d’application de l’acide chlorhydrique ? L’industrie pharmaceutique et chimique et le domaine domestique.

3/ Donne quelques précautions à prendre lorsque tu utilises de l’acide chlorhydrique



Ne pas laisser à la portée des enfants.



Garder l’emballage et les étiquettes intactes sur le flacon.



Ne pas respirer, ni ingérer.



N’acheter que la quantité nécessaire.



Diluer pour les utilisations.



Porter des gants épais, blouse, lunettes de protection.



Ne pas verser de l’eau dans l’acide.



Ne pas mélanger aux autres produits ménagers : eau de javel, destop… sous peine de réactions chimiques violentes et toxiques.

Information sur l’acide chlorhydrique

Liquide légèrement verdâtre concentré à 33%

Production mondiale annuelle : 21 millions de tonnes Utilisation à la maison :

 Détartrage et désinfection des toilettes, robinets…

 Suppression des traces de ciments sur les carrelages.

 Décapage des métaux oxydés (fer, acier…)

 Ajustement du pH des piscines.

 Constituant principal des sucs gastriques Utilisation industrielle :

 Pour la fabrication du PVC, polyuréthane…

 Pour la fabrication des médicaments, la vitamine C, asparthame

 Pour le nettoyage des cuirs, dans les constructions.

 Extraction du pétrole.

 Arme chimique (gaz moutarde, phosgène…) ---

Toxicité gigantesque Très corrosif

Très irritant pour les voies respiratoires ---

 En cas d’inhalation des vapeurs :

Irritations potentiellement mortelles.

 En cas de contact avec la peau :

Brulures graves, très graves blessures

 En cas de contact avec les yeux

Brulures, danger de perte de la vue

 En cas d’ingestion :

Lésions très graves de la bouche, de l’estomac, de l’œsophage, des intestins. Perforation.

Potentiellement mortelles.

Le fer

 Catégorie de matériau : Métal

 Couleur : grise

L’atome de fer

 Nombre d’électrons: 26

 Nombre de charges positives dans le noyau : 26

 Charge électrique globale : neutre (0)

 Taille : 10

^-10

m

 Propriété électrique : Conducteur car possède des électrons libres

(3)

Ion Chlorure Cl

^-

Cuivre Cu

²⁺

Fer II Fe

²⁺

Fer III Fe

³⁺

Zinc Zn

²⁺

Réactif

Solution de nitrate d’argent

(Ag

⁺

et NO

3

) Soude

Précipité

2/ Quelle est l’action de l’acide chlorhydrique sur le fer ?

1/ Ce que je pense que l’origine de l’explosion : R ( /2)

 C’est le contact de l’acide chlorhydrique avec la flamme de l’allumette qui a provoqué l’incendie.

Blanc qui noircit à la lumière

Visiblement, la

gendarmerie ne tirera pas de grandes conclusions avec les déclarations de ce chef d’entreprise. Le commissaire Pierre Gilles de Gennes » décide d’inspecter les lieux.

Pendant ce temps, la victime, Jean Fujuti, a été interrogée par l’adjudant-chef de la gendarmerie de Rians Georges Charpak. Ses déclarations sont surprenantes :

« Comme d’habitude, il était 1h45 du matin lorsque je suis rentré dans le bâtiment de « BIG FERRAILLE ». J’ai trouvé bizarre que des grandes flaques de liquide se trouvaient au sol. J’ai continué ma ronde et je me suis allumé une cigarette. Au moment où j’ai craqué mon allumette, j’ai senti comme une grosse explosion au niveau de mon visage. Cela m’a brulé au troisième degré. Il n’y avait aucune odeur de gaz dans le bâtiment » .

Nuit du 8 novembre 2012 : A Rians (Haut-var), un surveillant de nuit a été gravement blessé suite à une explosion incendiaire dans l’entreprise « BIG

FERRAILLE » qui, comme son nom l’indique, est un

ferrailleur (vendeur d’outils en fer usagés).

Les pompiers ont

rapidement éteint l’incendie et la victime, Jean Fujuti, a été transportée au service d’urgences de l’hôpital d’Aix en Provence. A ce jour, il est totalement rétabli.

Le chef d’entreprise, Alain Dubourg, a immédiatement été interrogé par la gendarmerie de Rians. Il affirme : « Je n’ai rien à me reprocher. Mon entreprise respecte totalement les règles de sécurité en vigueur imposées par l’ISO.

Ce drame est incompréhensible ».

L’adjudant-chef Georges Charpak et le commissaire Pierre Gilles de Gennes font le point sur la situation.

- G. Charpak : « Dis-moi, j’ai obtenu des déclarations de la victime. Elle dit que c’est lors de l’allumage de sa cigarette qu’il y a eu l’explosion. »

- P.G de Gennes : « J’ai fait le tour du bâtiment : il y a beaucoup de fer mal rangé et j’ai trouvé une énorme citerne d’acide chlorhydrique à l’intérieur. Elle était en très mauvais état et elle fuyait comme le tonneau des

Danaïdes».

- G. Charpak : « Tiens, cela pourrait confirmer la présence des flaques de liquide constatées par Jean FUJUTI lorsqu’il a fait sa ronde ».

- P.G de Gennes : « Je ne m’y connais pas vraiment mais cela doit surement avoir un lien avec l’explosion. J’envoie tout de suite un peu de liquide de la flaque au laboratoire de la police scientifique, pour l’analyse. A priori, le liquide n’est pas inflammable. »

- G. Charpak : « As-tu regardé si quelqu’un avait déposé des explosifs dans l’entreprise ? Ou bien qu’il y a une fuite de gaz dans l’entrepôt ? »

- P.G de Gennes : « J’ai vérifié : rien de tout ça, mon ami….»

(4)

 C’est le contact de l’acide chlorhydrique avec le fer qui a dû engendrer une réaction chimique. Un gaz a dû être émis et a dû exploser avec la flamme de l’allumette.

2/ Ce que je vais faire pour vérifier : R ( /3)

3/ Je réalise l’expérience . F ( /4)

4/ Ce que j’observe (résultats) : C ( /2)

En effet, quand on met du fer en contact avec de l’acide chlorhydrique, il se forme un gaz qui, en contact d’une allumette, produit un jappement (« pop »). C’est l’expérience du « chien qui aboie ».

5/ Ce que je conclus : C ( /2)

Le fer réagit avec l’acide chlorhydrique en produisant un gaz, qui au contact d’une allumette, produit un jappement

« pop » : ce gaz est du dihydrogène.

Il semble bien que ce soit un gaz qui ait produit l’explosion. Mais Il faut des preuves supplémentaires pour le confirmer ! L’adjudant-chef Pierre Gille de Gennes a récolté le liquide au sol. Ce liquide est présent sur le bureau. Il va falloir analyser sa composition et la comparer à la composition de ton tube à essai à toi.

6/ Donne le nom des deux détecteurs utilisés au chapitre 3 pour détecter les ions. S ( /2)

Les deux détecteurs sont : nitrate d’argent et soude.

7/ Réalise les tests chimiques (avec les 2 détecteurs) sur 2 échantillons de ta solution. F ( /3)

Solution + détecteur 1

Solution + détecteur 2

Précipité vert kaki

Précipité blanc

laiteux qui noircit à la lumière

Test n°1

TEST n°2

Schéma des résultats

Schéma de l’expérience

Tube à essai + bouchon.

Morceau, limaille ou clou en fer.

Le même acide chlorhydrique que dans la citerne.

Allumette

(5)

8/ Note tes résultats dans le tableau ci-dessous : R ( /3)

Précipité de couleur… Quel ion est mis en évidence ?

Test n°1 : avec la soude verte Ion fer II Fe

²⁺

Test n°2 : avec le nitrate d’argent Blanc laiteux qui noircit à la

lumière Ion chlorure Cl

^-

Quelle est donc la composition de la solution du tube ? Chlorure de fer II (Fe

²⁺

+ 2 Cl

^-

)

9/ Note, AVEC DES MOTS, l’équation de la réaction chimique entre le fer et l’acide chlorhydrique ? C ( /2)

Acide chlorhydrique + fer = dihydrogène + solution de chlorure de fer II

10/ Compare maintenant tes résultats avec le liquide de l’entrepôt qui se trouve sur le bureau. Quels ions sont présents dans ce liquide et quelle conclusion en tires-tu? R ( /3)

On trouve bien des ions fer II Fe

²⁺

et des ions chlorure Cl

^-

dans le liquide présent sur le bureau.

11/ Rédige un rapport final au commissaire Pierre Gilles de Gennes pour lui indiquer : C ( /4)

 La composition de la flaque de liquide de l’entrepôt.

L’origine de l’explosion.

Suite à mes expériences, je peux vous dire que c’est bien la réaction chimique de l’acide chlorhydrique sur le fer qui a provoqué la formation d’une solution de chlorure de fer II (liquide de la flaque)et d un dégagement gazeux de

dihydrogène. Ce gaz, au contact du dioxygène de l’air, est explosif à l’approche d’une flamme. C’est ce qui a certainement entrainé l’explosion de l’entrepôt.

Signé : Physikos

3/ BILAN : Ce qu’il faut retenir du TP

Ensemble, le fer et l’acide chlorhydrique subissent une transformation chimique car :



Il y a disparition de réactifs : Le fer Fe et l’acide chlorhydrique (H

⁺

+ Cl

^-

)



Il y a apparition de produits : Solution de chlorure de fer II (Fe

²⁺

+ 2 Cl

^-

) et dihydrogène H

2

L’équation chimique qui modélise cette transformation chimique est :

Acide chlorhydrique + fer = dihydrogène + solution de chlorure de fer II

(en toutes lettres)

(H

⁺

+ Cl

^-

) + Fe = H

2

+ (Fe

²⁺

+ 2 Cl

^-

)

(avec formules)

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » : il y a donc conservation des charges électriques et des atomes

2 (H

⁺

+ Cl

^-

) + Fe = H

2

+ (Fe

²⁺

+ 2 Cl

^-

)

(après équilibrage)

OU

2 H

⁺

+ 2 Cl

^-

+ Fe = H

2

+ Fe

²⁺

+ 2 Cl

^-

(après équilibrage)

Les ions chlorure Cl

^-

apparaissent dans les réactifs et les produits : on dit qu’ils sont SPECTATEURS

2 H ⁺ + Fe = H 2 + Fe ²⁺

(Equation finale simplifiée)

Remarque : Que peut-on dire du pH au cours de la transformation chimique ? Le nombre d’ion H+ diminue, donc la solution est moins acide^ le pH augmente

Réactifs

Acide chlorhydrique fer

Produits

Solution de chlorure de fer II

dihydrogène

(6)

Remarque : Il faut différencier :



transformation chimique : il y a disparition de réactifs et apparition de produits.



Changement d’état : Passage d’un état physique à un autre état physique (liquéfaction, vaporisation…)



Mélange : Mise en commun de deux substances ensemble, sans réaction.

Exercice : mettre une croix au bon endroit.

transformation

chimique Mélange Changement d'état

Le butane d’un briquet qui brûle

x

Un clou en fer qui rouille.

x

Préparation d’une tasse de café à partir d’eau et de poudre de

café

x

Préparation d’une boisson avec de l’eau et du sirop de

grenadine

x

L'eau d'une casserole bout, et de la vapeur s'en échappe.

x

On chauffe un morceau de bougie, il fond.

x

On laisse fermenter du jus de raisin, on obtient alors du vin.

x

On met un morceau de sucre dans du café chaud.

x

On fait du fromage en ajoutant de la présure : Le lait fermente

et caille.

x

De la buée se dépose sur les lunettes en hiver.

x

Du bois brûle dans une cheminée.

x

Le blanc d'œuf (liquide incolore) devient solide et blanc en

chauffant.

x

Un cachet d'aspirine effervescent dans l'eau: un gaz se dégage.

x

Une pomme qui pourrit.

x

Une vinaigrette.

x

On chauffe du sucre, on obtient alors du caramel.

x

On ouvre la porte du congélateur : une « fumée » blanche s’en

échappe.