ENSEIGNER
samedi 23 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: 2nde- Element chimique, atome
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 4: Autres activités pouvant être traitées en cours ou en évaluation

 
1. Transformation chimique impliquant le magnésium
mode opératoire (port de lunettes obligatoire pour toute personne autour de l’expérience)
  • Tenir avec une pince métallique un morceau de ruban de magnésium métallique au-dessus d’un bécher.
  • Enflammer le magnésium avec un bec Bunsen, virole ouverte (flamme chaude) ; ne pas utiliser le cœur de la flamme.
On obtient un peu de poudre blanche, c’est de l’oxyde de magnésium.

Travail de réflexion

a. L’oxyde de magnésium est un solide ionique : à l’aide du tableau périodique, proposer une formule pour cette EC en la justifiant.
b. Avec une phrase, exprimer le bilan de la transformation chimique qui a permis de produire l’oxyde de magnésium. D’où provient l’élément chimique oxygène ?

2. Expérience du sodium avec l’eau
a. Quelle est la position de l’élément chimique sodium dans la classification périodique ?
b. Quelle est la formule de l’ion sodium ? Expliquer.
c. Prédire, en le justifiant, le résultat de la réaction du sodium métallique avec l’eau.

But: Autres activités pouvant être traitées en cours ou en évaluation

Savoir utiliser la règle d’électroneutralité à propos de la formule d’un solide ionique.

Savoir utiliser la loi de conservation des éléments chimiques au cours d’une réaction.

Savoir proposer un réactif pour interpréter la présence d’un élément chimique parmi les produits de la réaction.

Pour la question 2 :

On demande à nouveau une prédiction aux élèves. L’élève doit faire fonctionner la règle de l’octet afin de trouver que le sodium va passer sous forme d’ions Na+. Cette réaction transforme Na en Na+ ; il doit donc y avoir production d’un anion. Comme on est dans les conditions identiques à l’expérience 2 du TP, il y a tout lieu de penser que l’on va produire l’anion HO.

Comportement des élèves: Autres activités pouvant être traitées en cours ou en évaluation

1. A propos de cette expérience, il ne faut surtout pas faire deviner aux élèves que l’oxyde de magnésium est un solide ionique. Pourtant, il est tentant de faire réagir MgO avec l’eau et de caractériser les ions OH avec la phénolphtaléine. Cela passerait pour un réinvestissement de l’expérience du calcium sur l’eau. Le problème est que le raisonnement est très différent et qu’un élève bien cohérent devrait se poser des questions qui le perturberaient, voire qui le feraient douter de ce qui a été dit précédemment . En effet, le raisonnement apparemment logique suivant : “ l’oxyde de magnésium introduit dans l’eau rosit la phénolphtaléine ; c’est donc qu’il y a des ions OH, donc (électroneutralité) le magnésium est également sous forme d’ions (Mg2+), donc l’oxyde de magnésium est un solide ionique ” est un raisonnement faux, en effet :

- soit les ions préexistent dans le solide, et on les met en évidence en solution, ce que nous n’avons pas fait puisque ce n’est pas l’ion O2- que nous caractérisons avec la phénolphtaléine, mais l’ion OH,

- soit les ions ne préexistent pas et se forment par réaction avec l’eau (voir 1ère expérience), mais alors, l’expérience ne prouve pas que le solide est ionique.

La différence avec la première expérience est que nous avions affaire à un corps simple, donc FORCEMENT non ionique, alors que l’oxyde de magnésium est un composé binaire, qui peut, a priori être ou ne pas être ionique (ex. l’eau est un composé binaire non ionique).

Résultat :

De nombreux élèves trouvent que l’élément chimique O de l’oxyde de magnésium provient de l’air mais même en répondant bien à la plupart des questions sur cette expérience, certains annoncent que la formule de l’oxyde de magnésium est Mg(OH)2. Cette erreur laisse penser que la bonne réponse “ O vient de l’air ” n’est peut-être pas liée à une réflexion sur la conservation de l’élément chimique, mais a un reflexe conditionné par le collège : s’il y a combustion, c’est que l’air y est pour quelque chose.

1.b Il s’agit d’un réinvestissement ce qui a été vu lors du TP sur l’élément chimique. On attend que l’élève dise : puisque qu’il y a l’élément chimique O dans le produit de la réaction, c’est qu’il est présent parmi les réactifs. Quel « corps » peut contenir O si ce n’est le dioxygène de l’air. Ce raisonnement n’est pas très difficile à ce niveau, mais il faut savoir qu’au collège, la réaction de combustion reste très mystérieuse ; les réactifs sont, pour les élèves de ce niveau, la bougie et la flamme, puisque l’un semble agir sur l’autre.

 

Corrigé: Autres activités pouvant être traitées en cours ou en évaluation

1.a. Le raisonnement qui est demandé à l’élève est le suivant : l’oxyde de magnésium contient l’élément Mg et l’élément O. On précise que c’est un oxyde ionique donc Mg et O sont sous forme d’ions. Étant donnée leur position dans le tableau, il s’agit des ions Mg2+ et O2-. Grâce à la règle d’électroneutralité, la formule est donc MgO.

b.Le magnésium brûle pour donner de l’oxyde de magnésium. Puisque l’oxyde de magnésium contient l’élément oxygène, et qu’il y a conservation des éléments chimiques lors d’une transformation chimique, c’est que l’élément oxygène est présent sous une forme ou une autre au début de l’expérience. Des souvenirs de collège permettent d’associer la combustion à la présence de dioxygène contenu dans l’air.

2.a.Il est dans la première colonne et appartient à la troisième période.

b.L’atome de sodium peut perdre facilement un électron pour respecter la règle de l’octet ; la formule de l’ion sodium est Na+.

c. Le sodium , comme le calcium et le magnésium, va réagir avec l’eau pour se transformer en ion sodium (cation). Il doit donc se former des ions hydroxyde (anion) pour respecter l’électroneutralité et la loi de conservation des éléments chimiques.

Préparation: Autres activités pouvant être traitées en cours ou en évaluation

Question 2 : Une fois les prédictions effectuées, le professeur, muni de gants et de lunettes, dépose un morceau de sodium dans un cristallisoir rempli d’eau et de quelques gouttes de phénolphtaléïne. Le sodium s’enflamme légèrement, disparaît rapidement et la solution devient rose. Il y a production d’ions hydroxyde ; les prédictions sont vérifiées.

Une variante originale de la réaction du sodium dans l’eau peut être réalisée ainsi : mettre dans un tube à essai 1/3 de la hauteur d’eau et autant de toluène. Ajouter éventuellement de la phénolphtaléine à la phase aqueuse (inférieure). Laisser tomber un petit morceau de sodium dans le tube à essai. Le sodium va couler dans le toluène puis entrer en contact avec l’eau. Il va réagir sans s’enflammer, puisqu’il n’y a pas d’air à l’interface eau-toluène.