Chimie: Chapitre 2: I

Question 1

Réactions de synthèse

Answer 1

• Formation de l’oxyde de fer (III) ou rouille : 4 Fe (s) + 3 O2 (g) à 2 Fe2O3 (s)
• Synthèse de l’ammoniac (procédé Haber – Bosch) : N2 (g)+ 3 H2 (g) à 2 NH3 (g)
  
  • L’ammoniac NH3 est utilisé comme engrais, réfrigérant, explosif, pour la fabrication du papier, l’extraction de métaux…
• Synthèse des polluants atmosphériques lors de la combustion des hydrocarbures dans les véhicules:
  
  • Formation de monoxyde d’azote : N2 (g) + O2 (g) à 2 NO (g)
  • Formation de dioxyde d’azote : 2 NO (g) + O2 (g) à 2 NO2 (g)

Question 2

Réactions de décomposition

Answer 2

• Electrolyse de l’eau : 2 H2O (l) à 2 H2 (g) + O2 (g)
  
  • Intérêt industriel : production de dihydrogène
• Décomposition du TNT (trinitrotoluène) :
  
  • 2 C7H5N3O6 (s) à 3 N2 (g) + 5 H2O (g) + 7 CO (g) + 7 C (s)
  • Il faut retenir : TNT à N2 (g) + H2O (g) + CO (g)
  • La décomposition du TNT produit un important dégagement de gaz qui provoque une explosion.
• Décomposition de l’azoture de sodium : 2 NaN3 (s) à 3 N2 (g) + 2 Na (s)
  
  • Application: les airbags. Lors d’un choc, une impulsion électrique démarre la réaction de décomposition de l’azoture de sodium ce qui produit du diazote gazeux qui gonfle le coussin.

Question 3

Méthodes pour prédire les produits des différents types de réactions chimiques: Réactions de synthèse : A + B à AB

Answer 3

• réaction qui combine deux ou plusieurs éléments pour former un seul nouveau produit, un composé
• Exemple : Ca (s) + N2 (g) à ??
  
  • A partir des deux éléments des réactifs, trouver la formule du composé ionique contenant ces éléments. Il faut donc trouver les ions correspondant aux éléments des réactifs. Ici : Ca2+ et N3-: Ca3N2 (attention à mettre les indices si nécessaire pour que le composé soit neutre)
  • Equilibrer l’équation : 3 Ca + N2 à Ca3N2

Question 4

Méthodes pour prédire les produits des différents types de réactions chimiques: Réactions de décomposition : AB à A + B

Answer 4

• réaction qui décompose un composé en deux ou plusieurs produits (composés plus simples ou éléments)
• Exemple : AgCl à ??
  
  • A partir des deux éléments du composé ionique, écrire les deux éléments séparés dans les produits : ici Ag (s) : c’est un métal solide, il peut s’écrire comme élément seul et Cl2 (g) : penser à BrOHFINCl !!!
  • Equilibrer l’équation : 2 AgCl (s) → 2 Ag (s) + Cl2 (g)

Question 5

Réactions de déplacement simple : réaction entre un élément réactif et un composé

Answer 5

Il y a trois types de réactions de déplacement simple :

• Un métal réactif remplace un métal dans un composé
• Un non-métal réactif remplace un non-métal dans un composé
• Un métal réactif remplace l’hydrogène dans un composé acide (comme HCl)

Question 6

A + BC à AC + B A est un métal plus réactif que B

Answer 6

Exemple : Al + NiBr3 → ??

1. Il faut d’abord vérifier si la réaction peut avoir lieu.
   a. Si l’élément réactif est un métal, il faut vérifier s’il est plus ou moins réactif que le métal du composé (en regardant dans le tableau qui montre la série d’activité des métaux)
   b. Par exemple ici : Al (aluminium) est plus réactif que Ni (nickel) : l’aluminium peut donc « remplacer » le nickel dans la formule.
   c. Remarque : si l’élément « seul » est moins réactif que celui du composé, alors la réaction n’a pas lieu, il n’y a pas de formation de produits.
2. Ecrire correctement la formule du composé formé.
   a. Ici le composé va associer l’aluminium et le brome, il faut donc écrire les ions : Al 3+ et Br -
   b. Le composé s’écrit : AlBr3
3. Ecrire et équilibrer l’équation : Al (s) + NiBr3 (aq) → Ni (s) + AlBr3 (g)
   a. Dans cet exemple, l’équation est déjà équilibrée.

Question 7

A + BC à BA + C A est un non métal plus réactif que C

Answer 7

• Exemple : F2 + 2NaI à 2 NaF + I2

- Le fluor (non-métal) a remplacé l’iode (non-métal) car il est plus réactif.

Question 8

A + HC à AC + H2 A est un métal plus réactif que l’hydrogène

Answer 8

• Exemple : Zn(s) + 2 HCl (aq) à ZnCl2 (aq) + H2 (g)

- Le zinc remplace l’hydrogène dans le composé ionique, il y a dégagement de dihydrogène.

Question 9

Le test de détection du dihydrogène

Answer 9

Mise en évidence à l’aide d’une flamme : on entend un petit bruit caractéristique

Question 10

Trois types d’exercices peuvent être proposés au sujet des réactions de déplacement simple

Answer 10

1. On propose des réactifs, il faut prédire si la réaction va avoir lieu (dans ce cas, la série d’activité des métaux ou des non-métaux est fournie) et il faut trouver les produits formés.
2. On présente une série de réactions chimiques qui ont lieu (il y a dans ce cas des preuves de changement chimiques comme un changement de couleur, un dégagement de gaz…) ou pas (aucune réaction ne se passe) : il faut en déduire les réactivités respectives des différents éléments (métaux ou non-métaux).
3. On vous demande de proposer des réactions permettant de classer des métaux selon leur réactivité : par exemple Fe + ZnCl2 à ?? si la réaction a lieu, cela veut dire que le fer est plus réactif que le zinc

Question 11

Réactions de déplacement double : AB + CD à AD + CB

Answer 11

• réaction qui entre deux composés ioniques avec « échange » des cations et des anions pour former un précipité, c’est-à-dire un solide en suspension dans la solution aqueuse.
• A+B− + C+D− → A+D− + C+B−
• A priori, il y a toujours les mêmes ions en solution aqueuse (même s’ils ont « changé de place » dans les formules des composés), donc pourquoi y a-t-il eu réaction chimique ?
• Une réaction de déplacement double arrivera dans les trois situations suivantes :
  a. lorsqu’il y a formation d’un précipité (solide en suspension dans la solution aqueuse)
  b. lorsqu’il y a libération d’un gaz : 2HCl (aq) + Na2CO3 (aq) à 2NaCl (aq) + H2O (l) + CO2 (g)
  c. lorsqu’un composé moléculaire (H2O) est formé : HCl + NaOH à NaCl + H2O
• Dans ce chapitre, le cas le plus fréquent sera celui de la formation d’un précipité.
• Pour les exemples b) et c) : voir les réactions de neutralisation au chapitre 3.
• Exemple : AlCl3 + CuNO3 à ??
  1. Identifier les cations et les anions dans chaque composé ionique et les écrire, avec leur charge
  a. Ex : cations : Al 3+ et Cu + anions : Cl- et NO3–
  2. « Echanger » les cations pour écrire les nouveaux composés ioniques, en modifiant les indices si nécessaire (les composés doivent être électriquement neutres)
  a. CuCl et Al(NO3)3
  3. Equilibrer l’équation si nécessaire : AlCl3 + 3 CuNO3 à 3 CuCl + Al(NO3)3
  a. Le précipité est ici le chlorure de cuivre (I).
  b. On peut donc écrire l’équation : AlCl3 (aq) + 3 CuNO3 (aq) à 3 CuCl (s) + Al(NO3)3 (aq)
  Remarque : il y aura formation d’un précipité, si une des nouvelles combinaisons cation-anion formée correspond à un composé peu ou pas soluble dans l’eau.
  Pour réussir à déterminer si oui ou non un composé est soluble ou forme un précipité, les chimistes utilisent des données sur la solubilité des composés, mais à votre niveau, vous ne pouvez pas savoir quel composé sera le précipité.