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Quel est le réactif limitant ?
On a vu dans le TP précédent qu’une transformation chimique s’arrête quand un des réactifs, que l’on nomme « réactif limitant », a été totalement transformé. Dans ce TP, vous allez devoir identifier le réactif limitant de la transformation chimique mise en œuvre.
I. la transformation etudiée On veut étudier la transformation chimique qui se produit quand on mélange une solution aqueuse de sulfate de cuivre et une solution aqueuse de soude.
1. Les réactifs è Noter l'aspect des réactifs et évaluer leur pH à l'aide de papier pH :
Indiquer le résultat obtenu lorsque vous ajoutez une ou deux gouttes de phénolphtaléine (liquide incolore) dans un tube à essai contenant quelques millilitres de : · La solution de soude : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . · La solution de sulfate de cuivre : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. La transformation chimique è Introduire quelques millilitres de la solution de sulfate de cuivre dans un tube à essai ; ajouter quelques gouttes de la solution de soude : que constatez-vous ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. L'équation associée La transformation chimique mise en œuvre ici peut se traduire par l'équation suivante : (Cu2+ + SO42-) + 2 (Na+ + OH-) à Cu(OH)2 + 2 Na+ + SO42- La réaction chimique met en jeu les ions cuivre II Cu2+ présents dans le sulfate de cuivre II et les ions hydroxyde OH- présents dans l'hydroxyde de sodium (ou soude). Les ions sulfate SO42- et les ions sodium Na+, qui apparaissent de part et d’autres des termes de l’équation, sont dits spectateurs pour cette réaction. On peut donc les retirer de l’équation. On peut donc simplifier l'équation: Cu2+ + 2 OH- à Cu(OH)2
II. quel est le réactif limitant ? Répondre à la question suivante : quel mélange initial doit-on réaliser pour qu’à l’état final les ions cuivre et les ions hydroxydes aient totalement disparu ? Justifier votre proposition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pour essayer d’identifier la réponse correcte, chaque groupe va réaliser la transformation chimique étudiée précédemment avec des quantités de matière précises. Mais, les différents groupes d'élèves vont faire différents essais.
1. Expérience Dans un bécher, introduire un volume V1 = 50 mL de la solution de sulfate de cuivre, soigneusement mesuré à l'aide d'une éprouvette graduée. Ajouter, à l'aide d'une burette graduée, le volume V2 de solution de soude (hydroxyde de sodium) indiqué par le professeur. V2 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Analyse de l'état final On voudrait connaître le réactif limitant dans le cas étudié. Pour cela, on se propose d’analyser le liquide restant dans le bécher après la transformation. Pour séparer ce liquide du précipité formé, filtrez le mélange obtenu après transformation chimique à l’aide d’un entonnoir et d’un filtre et notez l’aspect du filtrat obtenu : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Quelle(s) hypothèse(s) quant au réactif limitant ou au réactif en excès (restant dans le filtrat) pouvez-vous faire rien qu’à regarder ce filtrat ? Justifier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Comment pourriez-vous vérifier cette hypothèse ? Vous pouvez citer plusieurs tests possibles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Réalisez les tests prévus dans des tubes à essai, sur des échantillons du filtrat. Noter vos résultats dans le tableau ci-dessous ; en déduire si, une fois la transformation terminée, il reste, ou pas, des ions cuivre II Cu2+ ou des ions hydroxyde OH- dans le filtrat ; identifier le réactif limitant et le réactif en excès.
Compléter ce tableau en recopiant les résultats de l'ensemble de la classe.
Tableau récapitulatif
Après lecture de ce tableau : a- Indiquez, pour une transformation chimique donnée, si le réactif limitant est toujours le même ? b- Quel est alors à votre avis le mélange possible répondant à la question initiale (ions hydroxyde et cuivre totalement consommé à la fin) ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
III. Comment prévoir le réactif limitant ? A partir des deux volumes proposés, calculer les quantités de matière de sulfate de cuivre n1 et d'hydroxyde de sodium (soude) n2 initialement introduites, en tenant compte des concentrations des solutions.
Rappel : La concentration d'une
solution C en une espèce dissoute X et la quantité de matière de l'espèce X
présente dans un volume V de solution sont liées par la relation : Préciser les unités à utiliser dans le système international. En déduire les quantités de matière introduites dans le bécher pour ce mélange : Que remarquez-vous ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conclusion : comment peut-on prévoir le réactif limitant ? De quoi doit-on tenir compte ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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