063 – L'influence de la concentration sur la vitesse de réaction 1

Cette séance de laboratoire est conçue pour quantifier le volume de gaz produit par la réaction entre le magnésium en poudre et l'acide chlorhydrique à différentes concentrations. Grâce à cette procédure, les étudiants exploreront les principes de la stœchiométrie chimique, de la cinétique réactionnelle et l'influence de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction.

Objectifs Éducatifs

  • Stoichiométrie et production de gaz : Les élèves exploreront les relations stœchiométriques entre les réactifs solides et les produits gazeux dans les réactions chimiques, améliorant ainsi leur compréhension des conversions masse-gaz.
  • Exploration de la cinétique chimique L'expérience permet d'observer comment les différentes concentrations d'acide chlorhydrique influencent la vitesse de production de gaz, offrant un exemple pratique de cinétique réactionnelle.
  • Développement de techniques expérimentales : Les participants perfectionneront leurs compétences dans l'utilisation du matériel de laboratoire pour la mesure des volumes de gaz, améliorant ainsi leur méthodologie expérimentale.
  • Compétences en interprétation de données : Les étudiants apprendront à analyser les résultats expérimentaux pour en tirer des informations sur les lois de la cinétique chimique, favorisant ainsi leur capacité à comprendre et à appliquer les principes de la chimie.

En participant à ce laboratoire, les étudiants acquièrent des connaissances pratiques sur l'impact de la concentration des réactifs sur la vitesse des réactions chimiques. Ils apprennent à mesurer précisément la production de gaz lors d'une réaction et à analyser comment différentes variables affectent ce processus. L'expérience renforce l'importance de pratiques expérimentales précises et de l'analyse des données pour comprendre les principes fondamentaux de la chimie, équipant ainsi les étudiants des compétences nécessaires à la recherche expérimentale.

Protocole

Assemblage de la burette à gaz

  1. Remplir un bécher de 1 L avec au moins 800 mL d'eau du robinet.
  2. Placez le bécher de 1 L directement à droite de la plaque chauffante.
  3. Attacher une pince universelle à la partie supérieure du support, au-dessus du centre du bécher de 1 L, afin de soutenir la burette à gaz.
  4. Remplissez le bécher de 250 mL avec de l'eau du robinet.
  5. Remplissez la burette à gaz à ras bord avec de l'eau du bécher de 250 mL.
  6. Mettez un bouchon en caoutchouc sur la burette à gaz.
  7. Fixez la burette à gaz inversée à la pince, de sorte que l'ouverture (extrémité avec le bouchon en caoutchouc) soit près du fond du bécher de 1 L.
  8. Retirer le bouchon en caoutchouc (la burette doit être immergée dans le bécher).

Si l'eau s'écoule de la burette, c'est qu'il n'y a pas assez d'eau dans le bécher ou que la burette est trop haute. Si tel est le cas, recommencez les étapes 4 à 8.

  1. Placez le connecteur en plastique bleu de manière à ce que son ouverture en forme de J se trouve sous l'ouverture de la burette à gaz.

Mesure de la réaction

  1. Placez le ballon Erlenmeyer sur la plaque chauffante. N'allumez pas l'élément chauffant.
  2. Insérez la barreau aimanté dans le flacon Erlenmeyer.
  3. Pour 150 ml d'acide chlorhydrique 0,3 M (HCl) dans le flacon Erlenmeyer.
  4. À l'aide de la spatule, prélever une petite quantité de magnésium (Mg) en poudre et la déposer dans le bateau de pesée afin de mesurer une quantité d'environ 0,2 g.
  5. Déposez le magnésium en poudre dans le ballon Erlenmeyer contenant la solution d'acide chlorhydrique.
  6. Placez le bouchon à deux trous, couplé au coude en verre, sur le flacon Erlenmeyer.
  7. Assurez-vous que le joint coudé en verre du flacon Erlenmeyer est aligné (connecté) au raccord en plastique fixé à la burette à gaz.
  8. Démarrez le chronomètre.
  9. Mettez le barreau magnétique en rotation.
  10. Relevez le volume de gaz dans la burette toutes les 10 secondes jusqu'à 2 minutes.

Les résultats sont également disponibles sous forme graphique dans l'onglet Résultats. / Volume en fonction du temps

  1. Après 2 minutes,arrêter le chronomètre et l'agitateur magnétique.
  2. Retirez le bouchon de l'erlenmeyer et retirez l'agitateur magnétique.
  3. Retirez le connecteur en plastique bleu de la burette.
  4. Videz le contenu du ballon Erlenmeyer dans le bécher de récupération et rincez-le à l'eau distillée.
  5. Réinitialiser le chronomètre.
  6. Redémarrez les étapes 4 à 20 avec la solution d'acide chlorhydrique 0,2 M.
  7. Reprendre les étapes 4 à 20 avec la solution d'acide chlorhydrique 0,5 M.

Notez que la réaction est accélérée 10 fois.

Résultats attendus

  • 0,2076 g de Mg(s) correspondent à 0,085 mole, ce qui produira 0,085 mole de H2.
  • 0,085 mole de H2 occupera un volume d'env. 204 mL.
  • La réaction sera complétée en environ 120 à 180 secondes.
  • La réaction sera complétée plus rapidement avec la solution 0,5M, puis 0,3M, et enfin plus lentement avec la solution 0,2M.

Résumé du devoir par tranche d'âge

Niveaux 3-5 (âges 8-10)

  • Concentre-toiIntroduction de base aux concepts de vitesses de réaction et de production de gaz.
  • Activités: Observation de la production de gaz lors des réactions de magnésium en poudre avec différentes concentrations d'acide chlorhydrique, discussions simples sur l'influence de la concentration sur la vitesse de réaction, instructions de sécurité de base.

De la 6e à la 8e année (11-13 ans)

  • Concentre-toi: Compréhension intermédiaire de la stœchiométrie, de la cinétique des réactions et de la production de gaz.
  • Activités: Mener des réactions avec du magnésium en poudre et différentes concentrations d'acide chlorhydrique, mesurer le volume de gaz produit, observer comment la concentration affecte la vitesse de réaction, suivre des protocoles de sécurité détaillés.

Secondaire 3-5 (14-18 ans)

  • Concentre-toiCompréhension avancée de la stœchiométrie, de la cinétique des réactions et de l'interprétation des données.
  • Activités: Réaliser avec précision des réactions avec du magnésium en poudre et différentes concentrations d'acide chlorhydrique, mesurer et enregistrer le volume de gaz produit, analyser l'impact de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction, enregistrement et interprétation détaillés des résultats, respect des protocoles de sécurité avancés, renforcement des concepts de cinétique chimique et de stœchiométrie.

Essentiels de laboratoire

Instruments

  • Bécher (500 ml, 1000 ml)
  • Balance électronique
  • Casquette à trou pour le coude
  • Erle
  • Gaz de burette
  • Éprouvettes graduées (250 ml)
  • Plaque chauffante
  • Support de laboratoire et pinces
  • Agitateur magnétique
  • Connecteur en plastique
  • Spatule
  • Arrêter
  • Thermomètres
  • Minuteur

Produits

  • HCl 0,2 M (solution)
  • HCl 0,3 M (solution)
  • HCl 0,5 M (solution)
  • Magnésium (poudre)
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