Réactions chimiques I : Équations ioniques nettes
4.4 Solubilité du carbonate dans l’acide
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Sujets : Réactions chimiques, réactions de formation de gaz, solubilité, propriétés des acides, cinétique
Description : Lorsque le carbonate de calcium est ajouté à l’eau, il est pratiquement insoluble. Lorsqu’il est ajouté à un acide, il se dissout en produisant du dioxyde de carbone. (Cinétique facultative : Des concentrations d’acide plus élevées augmenteront la vitesse de réaction et produiront plus de gaz carbonique en moins de temps). Dans la procédure B, le carbonate de fer produit dans la Démo 4.3 (ou produit avant cette démo) est mis à réagir avec de l’acide chlorhydrique (HCl). Le HCl dissout le carbonate, produisant du chlorure de fer, qui est soluble.
| Réaction A Matériel : | Matériels supplémentaires facultatifs pour la cinétique : | Puces de marbre‡ Ou poudre de CaCO3‡ 1M HCl ‡ eau 2 béchers de 100 mL spatule et pincettes |
Carbonate ou bicarbonate de sodium‡ 0.1M HCl‡ 6M HCl‡ 6 béchers de 100 mL |
‡Les copeaux de marbre et les carbonates sont stockés dans les armoires générales de stockage des produits chimiques. L’acide chlorhydrique est stocké dans l’armoire sous la hotte à droite.
Procédure A : Solubilité du CaCO3
- Verser de l’acide et de l’eau dans chacun des béchers étiquetés.
- Ajoutez du carbonate de calcium à l’eau puis à l’acide et observez.
- Le carbonate de calcium se dissoudra dans l’acide en produisant du gaz CO2. Il ne se dissoudra pas dans l’eau pure. Le Ksp du carbonate de calcium dans l’eau est de 3,4 x 10-9.
Option cinétique :
- Ajouter des acides dans des béchers pré-étiquetés.
- Ajouter des carbonates à chacune des différentes concentrations d’acides et observer la différence de vitesse de réaction.
Discussion : La réaction des carbonates ou bicarbonates métalliques avec les acides produit l’halogénure métallique et l’acide carbonique, qui se décompose en dioxyde de carbone et en eau comme suit :
CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
Ensemble : CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2CO3(aq)
H2CO3(aq) → H2O(l) + CO2(g)
Ensemble : Na2CO3(s) + 2HCl(aq) → 2NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)
La concentration des solutions peut avoir un effet sur la vitesse de la réaction. Dans ce cas, plus la concentration de l’acide est élevée, plus la réaction est rapide.
Procédure B : carbonate de fer dans HCl
Matériel :
- Fe2(CO3)3* en solution
- 1M HCl
- 6M HCl
- 2 béchers de 100 mL
- 1. Bécher de 250 mL (si on fait du Fe2(CO3)3)
- Barre d’agitation
- Plaque d’agitation
*(Sauvegardé de la démo 4.3 ou produire au préalable en ajoutant ~50 mL de Na2CO3 0,1 M à ~50 mL de FeCl3 0,1 M dans un bécher de 250 mL)
Procédure :
- Ajouter du HCl 1M dans un bécher de 100 mL et ajouter du HCl 6M dans l’autre bécher de 100 mL
- Ajouter la barre d’agitation à la solution de carbonate de fer et la placer sur une plaque d’agitation et remuer.
- Ajouter lentement 1M HCl jusqu’à ce que la solution soit transparente.
- Si la réaction va trop lentement, ajoutez le HCl 6M.
Discussion :
Fe2(CO3)3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2CO3
3H2CO3(aq) → 3H2O(l) + 3CO2(g)
Ensemble : Fe2(CO3)3(s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3(aq) + 3H2O(l) + 3CO2(g)
Sécurité :
Le HCl est corrosif. Veillez à porter un équipement de protection approprié, notamment des gants et des lunettes de sécurité.
Élimination :
Les solutions de la procédure A peuvent être jetées dans l’évier avec de l’eau. Le chlorure de fer doit être éliminé dans un conteneur de déchets aqueux approprié.
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