Catérisation de quelques ions

Exercice 1
 
Léa réalise deux tests, pour mettre en évidence des produits obtenus suite à une réaction chimique :

$-$Dans le tube $A$, elle verse de la soude et observe un précipité vert.

$-$Dans le tube $B$, elle verse du nitrate d'argent et observe un précipité blanc qui noircit à la lumière.

$\begin{array}{|ccc|}\hline \text{on caractérisé }& \text{Réactif}& \text{Couleur du précipité }\\ \text{Ion cuivre }II& \text{Soude }& \text{Bleu}\\ \text{Ion fer}II& \text{Soude }& \text{Vert}\\ \text{Ion chlorure }& \text{Nitrate d’argent}& \text{Blanc qui noircit à la lumière }\\ \hline\end{array}$

Quelles sont les deux espèces chimiques mises en évidence par les deux tests ?

Exercice 2

Il y a divers produits chimiques dans la maison, y compris des liquides pour le nettoyage.

La plupart de ces substances sont acides ou basiques et ne posent aucun risque si elles sont utilisées correctement.

A la maison, Sara trouva une bouteille en plastique contenant un liquide de nettoyage sans étiquette.

Sara voulait déterminer la nature du matériau contenu dans la bouteille.

$-$sa sœur Iman a proposé la méthode de détermination de la nature des solutions acides ou basiques.

$-$son frère Anas a mis en doute la présence d'ions dans la solution.

1. Quelle méthode pratique Sara devrait-elle utiliser pour vérifier la présence ou l'absence d'ions dans le détergent contenu dans la bouteille ?

2. On ajoutant la soude à cette solution, il y a formation d'un précipité bleu

2.1. Donner le nom et la formule de l'ion détecter

2.2. Écrire l'équation de cette réaction de précipitation.

3. Sachant que cette solution contient des ions sulfate $S{O}_4^2$ -en déduire le nom et la formule de cette solution

Exercice 3

Nous avons une solution contenant deux ions pour les identifier.

1. On ajoute à une quantité de cette solution un peu de solution de soude et on observe la formation d'un précipité vert.

1.1. Donner le nom de ce précipité vert, puis écrire sa formule.

1.2. Écrire le symbole de l'ion détecté.

1.3. Écrire l'équation de cette réaction de précipitation.

2. On ajoute à l'autre quantité de solution des gouttes de solution de nitrate d'argent $(A{g}^{+}+N{O}_3^{-})$, on observe la formation d'un précipité blanc qui noircit sous l'influence de la lumière.

2.1. Donner le nom et la formule du précipité blanc.

2.2. Écrire le symbole et le nom de l'ion détecté.

2.3. Écrire l'équation de cette réaction de précipitation.

2.4. A partir des deux expériences précédentes, donner le nom et la formule de la solution.

Exercice 4

On met dans deux tubes deux échantillons d'une solution aqueuse incolore et on effectue les tests d'identification des ions suivants:

$-$On ajoute au premier tube des gouttes de nitrate d'argent et on remarque la formation d'un précipité blanc qui noircit en présence de la lumière.

$-$On Ajoute dans le deuxième tube des gouttes de solution d'hydroxyde de sodium (la soude) et on remarque la formation d'un précipité gélatineux blanc.

1. Remplir le tableau suivant:

$\begin{array}{|cccc|}\hline & \text{Formule de }& \text{Nom du précipité }& \text{Equation de }\\ & \text{l’ion détecté }& \text{obtenu }& \text{précipitation}\\ \text{Test d’identification }& & & \\ \text{Test d’identification }& & & \\ \hline\end{array}$

2. En déduire le nom et la formule de la solution aqueuse

Exercice 5
 
Pour détecter les ions $F{e}^{2+}$ et $F{e}^{3+}$, nous ajoutons une solution aqueuse $A$ aux solutions aqueuses suivantes :

$S_1$ : solution de sulfate de fer $II$ et $S_2$ : solution de chlore de fer $III$

1. Donner le nom de la solution $A$ et écrire sa formule

2. Écrire la formule ionique des solutions aqueuses $S_1$ et $S_2$

3. Donner la couleur de chaque solution

4 - Donner le nom du précipité formé dans chaque cas après l'ajout de la solution A

5. Écrire l'équation de précipitation dans chaque cas

Exercice 6

Compléter le tableau ci-dessous

$\begin{array}{|ccc|}\hline \text{Ion mise en }& \text{Réactif ajouté}& \text{Couleur du }\\ \text{évidence }& \text{à la solution}& \text{ précipité}\\ C{u}^{2+}& & \\ C{I}^{-}& & \\ F{e}^{2+}& & \\ F{e}^{3+}& & \\ Z{n}^{2+}& & \\ A{1}^{3+}& & \\ \hline\end{array}$

Exercice 7

Le sulfate de fer vendu dans le commerce se présente sous la forme d'une poudre verte.

Il est utilisé comme anti mousse par épandage sur les gazons.

Après avoir ouvert un paquet neuf, Gaëlle dissout un peu de poudre dans de l'eau.

Elle prélève une partie de la solution et $y$ ajoute quelques gouttes de soude (hydroxyde de sodium).

Elle observe un précipité vert.

1. Quel ion a-t-elle mis en évidence ?

2. Quelle est sa formule ?

3. Écrire l'équation de précipitation.

Elle laisse la solution à l'air libre et revient quelques jours plus tard.

Elle prélève à nouveau un peu de solution et y ajoute quelques gouttes de soude.

Elle observe alors un précipité de couleur rouille.

4. Quel ion a-t-elle mis en évidence lors du $2^{\text{ème}}$ ajout de soude ?

5. Quelle est la formule du précipité couleur rouille ?

6. Écrire l'équation de précipitation

Exercice 8
 
Alexis achète un aquarium sur internet. Au bout de trois mois, il rencontre deux problèmes :

$-$sur les poissons apparaissent des points blancs,

$-$l'aquarium est envahi de mousse verte.
Sur un forum internet, il lit :

$-$ " On peut lutter contre la prolifération de mousse verte en mettant de la paille de fer dans l'aquarium.

Il se forme alors des ions $F{e}^{2+}$ qui éliminent la mousse. Le danger est qu'il peut aussi se former des ions $F{e}^{2+}$ nocifs pour les poissons. "

$-$ " Contre la maladie des points blancs, il est possible d'utiliser une solution de sulfate de cuivre de concentration massique $16g/L.$

La proportion est de $10cL$ de solution de sulfate de cuivre pour $100L$ d'eau d'aquarium. "
                                                                                                                                                 Source Internet
                                                                                                                                                 
1. L'atome de cuivre peut se transformer en ion cuivre $(II).$ Cocher la bonne réponse.

L'ion cuivre $(II)$ est :

$\bullet$chargé positivement                             

$\bullet$électriquement neutre                          
 
$\bullet$chargé négativement

2. Donner la formule de l'ion cuivre $(II)$ : $\dots \dots \dots \dots$

3. Alexis suit les indications du forum internet et met en œuvre les traitements indiqués.

Il dispose du tableau des tests de reconnaissance d'ions suivant :

$\begin{array}{|ccc|}\hline \text{Ion identifié }& \text{Réactif utilisé }& \text{Couleur du précipité }\\ \text{on zinc }Z{n}^{2+}& & \text{Précipité blanc }\\ \text{Ion cuivre }(II)C{u}^{2+}& \text{Hydroxyde de sodium (soude)}& \text{Précipité bleu }\\ \text{on fer }(II)F{e}^{2+}& & \text{Précipité vert}\\ \text{Ion fer }(III)F{e}^{3+}& & \text{Précipité rouille}\\ \hline\end{array}$

3.1. Dans un tube à essais contenant de l'eau de l'aquarium traitée avec la paille de fer, il verse quelques gouttes d'une solution d'hydroxyde de sodium.

Il observe un précipité de couleur rouille.

Donner le nom et la formule de l'ion mis en évidence.

3.2. Indiquer si Alexis doit changer l'eau de l'aquarium.

Justifier la réponse.

Exercice 9

Au laboratoire, on cherche à caractériser à l'aide de réactifs la solution de chlorure de calcium obtenue après utilisation d'un absorbeur d'humidité.

À l'aide du tableau de caractérisation des ions en solution ci-dessous, entourer les deux produits réactifs à utiliser pour mettre en évidence les ions chlorure $C{l}^{-}$ et calcium $C{a}^{2+}$
                                                Tableau de caractérisation des ions en solutions.
                                                
$\begin{array}{|cccc|}\hline \text{Ion à caractériser }& \text{Ion réactif}& \text{Produit réactif }& \text{Observation}\\ \text{ion sulfate }S{O}_4^{2+}& \text{on baryum }B{a}^{2+}& \text{Chlorure de baryum }& \text{précipité BLA}\\ \text{ion chlorure }C{l}^{-}& \text{on argent }A{g}^{+}& \text{Nitrate d'argent }& \text{précipité BLANC }\\ \text{ion calcium }C{a}^{2+}& \text{ion oxalate }{C}_2{O}_4^{2-}& \text{Oxalate d'ammonium }& \text{précipité BLANC}\\ \text{ion cuivre }IIC{u}^{2+}& \text{ion hydroxyde }H{O}^{-}& \text{Hydroxyde de sodium }& \text{précipité BLEU}\\ \text{ion fer }F{e}^{2+}& \text{ion hydroxyde }H{O}^{-}& \text{Hydroxyde de sodium }& \text{précipité VERT}\\ \text{ion fer }IIIF{e}^{3+}& \text{on hydroxyde }H{O}^{-}& \text{Hydroxyde de sodium}& \text{précipité ROUILLE }\\ \hline\end{array}$                               

Exercice 10

Le chlore sert à désinfecter l'eau.

Au contact de l'eau il se transforme en ion hypochlorite capable de détruire germes, algues et bactéries.                                            
                                                
$\begin{array}{|cc|}\hline \text{Ion }& \text{Réactif}\\ \text{Chlorure}C{l}^{-}& \text{Nitrate d’argent}\\ \text{Sulfate }S{O}_4^{2-}& \text{Chlorure de baryum}\\ \text{Cuivre }C{u}^{2+}& \text{Hydroxyde de sodium }\\ \text{Zinc }Z{n}^{2+}& \text{Hydroxyde de sodium}\\ \text{Fer }IIF{e}^{2+}& \text{Hydroxyde de sodium}\\ \text{Fer }IIIF{e}^{3+}& \text{Hydroxyde de sodium}\\ \text{Calcium }C{a}^{2+}& \text{Calcium }\\ \hline\end{array}$
                                                
1. Nommer le réactif permettant de tester la présence de l'ion chlorure.

2. Pour chacun des ions $F{e}^{3+}$ et $S{O}_4^{2-}$

2.1.  Dire si c'est un cation ou un anion ;

$F{e}^{3+}$ : $\dots \dots \dots \dots$    

$S{O}_4^{2-}$ : $\dots \dots \dots \dots$

2.2. Dire s'il a gagné ou perdu des électrons en précisant leur nombre.

$F{e}^{3+}$ : $\dots \dots \dots \dots$

$S{O}_4^{2-}$ : $\dots \dots \dots \dots$

3. L'hypochlorite de sodium a pour formule $NaCIO.$

Dans le tableau suivant donner le nom et les caractéristiques des éléments constituants de ce puissant désinfectant.                                                
                          
$\begin{array}{|cccc|}\hline \text{Symbole }& \text{Symbole }& \text{Numéro atomique }& \text{Nombre de masse}\\ Na& & & \\ CI& & & \\ O& & & \\ \hline\end{array}$

4. L'hypochlorite de sodium dans l'eau d'une piscine peut s'obtenir par électrolyse du sel.
Calculer la masse molaire du sel de formule $NaCl$

Exercice 11

Le tableau ci-dessous résume les observations faites lorsqu'on met les ions en présence des réactifs qui permettent de les identifier                   
                                                
$\begin{array}{|cccccc|}\hline \text{Ions }& C^{-}& S{O}^{-}& C{u}^{2+}& F{e}^{2+}& F{e}^{3+}\\ \text{Réactifs }& & & & & \\ \text{Chlorure de baryum }& & \text{Couleur blanch }& & & \\ \text{Nitrate d’argent }& \text{Couleur blanche }& & & & \\ \text{Hydroxyde de sodium (soude)}& & & \text{Couleur bleu }& & \\ \text{Hydroxyde de sodium (soude)}& & & & \text{Couleur verdâtre }& \\ \text{Hydroxyde de sodium (soude)}& & & & & \text{Couleur rouille }\\ \hline\end{array}$

1. Quels sont parmi ces ions, ceux que $C{u}^{2+}$ peut attirer ?

2. L'étiquette collée sur une bouteille d'eau minérale indique que celle-ci contient des ions chlorure.

On veut savoir s'il y a vraiment ces ions dans l'eau minérale.

2.1. Quel réactif allez-vous choisir ?

2.2. Décrire l'expérience que vous allez réaliser (vous pouvez faire des dessins)

2.3. Quelle observation doit-on faire pour conclure que l'eau minérale contient bien des ions chlorures ?                                          
                                                
Exercice 12

Dans un laboratoire de chimie, trois flacons de sulfate de fer $(F{e}^{2+},S{O}_4^2)$ ;

de chlorure de fer $(F{e}^{2+},2C{I}^{-})$ et de chlorure de zinc $(Z{n}^{2+},2C{I}^{-})$ ont des étiquettes illisibles.

Pour identifier chacun des flacons, on a réalisé des tests qui ont donné les résultats suivants :

$\begin{array}{|cccccc|}\hline \text{Réactifs }& & & & & \\ \text{Noms }& \text{Formules }& \text{FLACON }A& \text{FLACON }B& \text{FLACON }C\\ \text{Chlorure de baryum }& BaC{l}_2& \text{Précipité blanc }& & \\ \text{Nitrate d’argent }& AgN{O}_3& & \text{Précipité blanc }& \text{Précipité blanc}\\ \text{Hydroxyde de sodium }& NaOH& & \text{Précipité blanc }& \text{Précipité vert}\\ \hline\end{array}$

$\begin{array}{|cccccc|}\hline & & & \text{IONS TESTÉS }& & \\ & S{O}_1^2& C{I}^{-}& \text{Fer}f{e}^{2+}& Z{n}^{2+}\\ \text{Réactifs }& & & & & \\ BaC{\ell }_2& \text{Précipité blanc }& & & \\ AgN{O}_3& & \text{Précipité blanc }& & \\ NaOH& & & \text{Précipité vert }& \text{Précipité blanc }\\ \hline\end{array}$

A l'aide des deux tableaux ci-dessus répondre aux questions suivantes :

1. Quel est le flacon contenant le sulfate de fer ?
 
2. Quel est le flacon contenant le chlorure de fer ?
 
3. Quel est le flacon contenant le chlorure de zinc ?
 
Exercice 13

On prépare une solution aqueuse en dissolvant du sulfate de sodium $N{a}_{2}S{O}_4$ dans l'eau distillée.

1. Écrire l'équation de la dissociation ionique du sulfate de sodium dans l'eau.

2. Dans $25mL$ de cette solution, on verse $25,mL$ d'une solution aqueuse de chlorure de baryum de concentration molaire , il se forme un précipité.

2.1. Quelle est la couleur du précipité formé et quelle est sa formule ?

2.2. Écrire l'équation chimique de la réaction de précipitation.

2.3. Calculer la quantité d'ions $B{a}^{2+}$ ajoutés.

3. La masse du précipité, lavé et séché, est égale à $1.4g$

3.1. Montrer que la quantité de baryum ajoutée est en excès par rapport à celle des ions sulfate.

3.2. Calculer la quantité de précipité formé.

3.3.. Calculer les concentrations molaires de la solution initiale en ions $N{a}^{+}$ et en ions $S{O}_4^{2-}$

On supposera que la précipitation est totale.

On donne les masses molaires atomiques :
 
$M_{Na}=23g\cdot mo{l}^{-1}$ ;

$M_S=32g\cdot mo{l}^{-1}$ ;

$Mo=16g\cdot mo{l}^{-1}$ ;

$Mo=35.5g\cdot mo{l}^{-1}$ et

$M_{B+}=137.4g\cdot mo{l}^{-1}$

Exercice 14

Lorsqu'on veut disposer au laboratoire d'une solution aqueuse stable contenant des ions Fer $(II)$ de formule $F{e}^{2+}$, on la prépare en dissolvant du sel de Mohr dans de l'eau.

Le sel de Mohr est un solide ionique de formule statistique: ${\left(N{H}_4\right)}_{2}Fe{\left(S{O}_4\right)}_{2}6H_{2}O.$

Sa masse molaire est $M=392.1g\cdot mo{l}^{-1}$

1. Quels tests faut-il faire pour  identifier les ions $F{e}^{2+}$ et $N{H}_4^{+}$ de la solution

2. Que signifie l'expression "solution aqueuse stable"?

3. Déduire de la formule du sel de Mohr que l'élément fer s'y trouve sous la forme d'ions $F{e}^{2+}$

4. Que signifie la présence de $6H_{2}O$ dans la formule?

5. Écrire l'équation de dissolution du sel de Mohr dans l'eau.

6. On veut préparer $100mL$ d'une solution telle que $\left[F{e}^{2+}\right]=00.10mol\cdot L^{-1}$

Quelle masse de sel de Mohr doit-on mettre en solution ?