Ce protocole est centré sur l'évaluation de la façon dont la concentration de l'acide chlorhydrique affecte son temps de réaction avec le magnésium en poudre et les changements de température qui en résultent.
Grâce à ce dispositif expérimental, les étudiants auront l'occasion de se plonger dans les principes de la cinétique chimique, de la thermodynamique et de la stœchiométrie.
Objectifs Éducatifs
- Cinétique chimique : Comprendre comment la concentration de l'acide chlorhydrique influence la vitesse de sa réaction avec le magnésium, fournissant ainsi des informations sur les vitesses de réaction.
- Thermodynamique : Observer et enregistrer les changements de température pendant la réaction pour identifier sa nature exothermique ou endothermique, afin d'améliorer la compréhension des changements d'énergie dans les processus chimiques.
- Compétences expérimentales : Développer la précision dans la mesure des liquides et des solides et dans le suivi des réactions chimiques, en améliorant la technique expérimentale et la précision.
- Analyse et interprétation : Apprenez à analyser des données temporelles et thermiques pour comprendre l'impact de la concentration des réactifs sur la réaction, afin de développer des compétences analytiques et interprétatives en chimie.
En étudiant l'effet de la concentration d'acide chlorhydrique sur sa réaction avec le magnésium, cette expérience offre des aperçus précieux sur la dynamique des réactions chimiques.
Les étudiants observeront non seulement de première main l'influence de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction et les changements de température, mais appliqueront également ces observations pour comprendre l'interaction entre la cinétique chimique et la thermodynamique. Les compétences et les connaissances acquises grâce à ce laboratoire sont fondamentales pour la conception de processus chimiques et pour une compréhension plus approfondie des réactions chimiques, préparant ainsi les étudiants à des études avancées et à la recherche en chimie.
Protocole
Partie 1 : réaction avec du HCl 1M
- Mesurez 100 mL d'acide chlorhydrique (HCl) 1M à l'aide de la éprouvette graduée.
- Versez le contenu de la éprouvette graduée dans le calorimètre.
- Immergez l'extrémité du thermomètre numérique dans le liquide pour en prendre la température.
- La température initiale de l'eau apparaîtra dans le tableau des résultats.
- Peser environ 0,4 g de magnésium (Mg) en poudre.
- Versez le contenu de la nacelle de pesée dans le calorimètre.
- Mettez le couvercle sur le calorimètre.
- Insérez le thermomètre numérique dans le couvercle du calorimètre.
- Démarrez le chronomètre.
- Activez le bouton vert de l'agitateur sur le couvercle du calorimètre.
- Le graphique de la température en fonction du temps se trouve sur la tablette (onglet graphique).
- Notez la température finale lorsque la réaction se termine (vers 1 minute).
- Arrêtez le chronomètre.
- Les résultats se trouvent dans l'onglet résultats sur la tablette.
- Arrêtez l'agitateur en appuyant sur le bouton rouge.
- Retirez le thermomètre du couvercle du calorimètre.
- Retirez le couvercle du calorimètre.
- Videz le contenu du calorimètre dans le réservoir de récupération.
- Rincer le calorimètre à l'eau distillée et en vider le contenu dans le réservoir de récupération.
- Rincez l'éprouvette graduée à l'eau distillée et videz son contenu dans le réservoir de récupération.
- Réinitialiser le chronomètre.
Partie 2 : réaction avec HCl 2M
- Répétez les étapes 1 à 19 ci-dessus en utilisant de l'acide chlorhydrique (HCl) 2M.
- Notez le temps nécessaire jusqu'à la fin de la réaction, déterminé par la stabilisation de la température. Comparez à la réaction de la partie 1 effectuée avec de l'acide chlorhydrique (HCl) 1M.
Note : la réaction est accélérée 10 fois plus rapidement, pour observer plus facilement la réaction complète.
Résultats attendus
Partie 1
- 0,42 g de poudre de Mg(s) produiront 440 kJ/mole de Mg.
- Dans HCl 1 M, l'augmentation de température sera de 17℃, en environ 50 secondes.
Partie 2
- Dans HCl 2 M, l'augmentation de température sera de 17℃, en environ 22 secondes.
Résumé du devoir par tranche d'âge
Niveaux 3-5 (âges 8-10)
- Concentre-toiIntroduction de base aux vitesses de réaction, aux changements de température et aux effets de concentration.
- Activités: Observation des réactions de poudre de magnésium avec de l'acide chlorhydrique à différentes concentrations, en notant les différences simples de vitesse de réaction et de changements de température, instructions de sécurité de base.
De la 6e à la 8e année (11-13 ans)
- Concentre-toiCompréhension intermédiaire de la cinétique des réactions, de la thermodynamique et des effets de concentration.
- Activités: Réaliser des réactions avec du magnésium en poudre et différentes concentrations d'acide chlorhydrique, mesurer les variations de température, observer comment la concentration affecte la vitesse de réaction et la température, suivre des protocoles de sécurité détaillés.
Secondaire 3-5 (14-18 ans)
- Concentre-toi: Compréhension approfondie de la cinétique chimique, de la thermodynamique et de l'analyse de données.
- ActivitésRéalisation précise de réactions avec du magnésium en poudre et différentes concentrations d'acide chlorhydrique, mesure et enregistrement des changements de température et des temps de réaction, analyse de l'impact de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction et les changements thermiques, enregistrement et interprétation détaillés des résultats, respect des protocoles de sécurité avancés, renforcement des concepts de cinétique chimique, de thermodynamique et de stœchiométrie.
Essentiels de laboratoire
Instruments
- Bécher (1000ml)
- Calorimètre
- Balance électronique
- Éprouvettes graduées (70 ml et 250 ml)
- Spatules
- Thermomètres
- Minuteur
- Pince à épiler
Produits
- HCl 2 M (solution)
- HCl 1 M (solution)
- Magnésium (poudre)