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Des exemples de réactions chimiques

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Objectifs

Modéliser par l’écriture d’une équation de réaction :

  • la combustion du carbone et du méthane ;
  • la corrosion d’un métal par un acide ;
  • l’action d’un acide sur le calcaire ;
  • l’action de l’acide chlorhydrique sur l’hydroxyde de sodium en solution.
Points clés
  • Les combustions sont l’action du dioxygène.
    • Combustion du carbone :
      C(s) + O2(g) → CO2(g)
    • Combustion du méthane :
      CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)
  • Certains métaux réagissent avec les ions H+ des acides.
    • Le fer :
      Fe(s) + 2 H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g)
    • L’aluminium :
      Al(s) + 6 H+(aq) → 2 Al3+(aq) + 3 H2(g)
  • Les acides réagissent avec le carbonate de calcium (CaCO3) du calcaire suivant la réaction suivante :
    CaCO3(s) + 2 H+(aq) → Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)
  • L’acide chlorhydrique et la soude réagissent pour former de l’eau salée :
    (H+ + Cl−)(aq) + (Na+ + OH−)(aq) → H2O(l) + Na+(aq) + Cl−(aq)
    Si on n’écrit pas les ions spectateurs, l’équation devient :
    H+(aq) + OH−(aq) → H2O(l)
Pour bien comprendre
  • Réactifs et produits
  • Ajuster une équation chimique

Voici les réactions chimiques qui sont à connaitre en classe de seconde.

1. Des réactions de combustion

Dans notre entourage, on peut tous les jours observer des réactions de combustion : la flamme d’un réchaud à gaz, une bougie qui brule, une allumette enflammée, etc.

Ce que l’on appelle bruler est une réaction de combustion. Les combustions dégagent de l’énergie sous différentes formes : lumière, chaleur, etc., mais d’autres combustions sont moins visibles, comme respirer ou encore manger, qui sont en effet des réactions de combustion qui dégagent de l’énergie.

Une combustion est une réaction chimique dont l’un des réactifs est le dioxygène.
a. La combustion du carbone

Le carbone, élément de symbole C, est largement répandu dans la nature. Il est nécessaire à l’existence des organismes vivants et a de nombreuses applications dans l’industrie.

Il se trouve principalement sous forme de charbon, mais sa diversité de structure lui permet de s’associer sous d’autres formes : graphite, diamant, etc.

La combustion du carbone a l’équation chimique suivante.

C(s) + O2(g) → CO2(g)

Les réactifs sont le carbone et le dioxygène. Le produit est le dioxyde de carbone.

Pour déclencher la combustion, il est nécessaire d’apporter de l’énergie (allumer les braises).

La combustion du carbone est une réaction exothermique : elle libère de l’énergie thermique (chaleur).
b. La combustion du méthane

Le méthane est un hydrocarbure (constitué de carbone et d’hydrogène) de formule brute CH4. C’est le principal constituant du gaz de ville.

La combustion du méthane a l’équation chimique suivante.

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

Modélisation moléculaire de l’équation de combustion du méthane

Les réactifs sont le méthane CH4 et le dioxygène O2.

Les produits sont le dioxyde de carbone CO2 et l’eau H2O.

La combustion du méthane est une réaction exothermique : elle libère de l’énergie thermique (chaleur).
2. Les actions d'acides
a. La corrosion d'un métal par un acide

La corrosion d’un métal désigne son altération lorsqu’il réagit en présence d’une espèce chimique comme le dioxygène ou les acides.

La corrosion d’un métal par un acide est la réaction entre certains métaux (fer, aluminium, zinc, etc.) et les ions H+ présents dans les acides.

Dans ces réactions, les métaux passent en solution sous forme de cations avec un dégagement de dihydrogène H2 (gaz explosif).

  • Équation de la réaction du fer et d’un acide :
Fe(s) + 2H+(aq) → Fe2+(aq) + H2(g)
  • Équation de la réaction de l’aluminium et d’un acide :
Al(s) + 6H+(aq) → 2Al3+(aq) + 3H2(g)
b. L'action d'un acide sur le calcaire

Il est courant de détartrer une cafetière avec du vinaigre blanc.

La réaction mise en jeu est l’action de l’acide (vinaigre) sur le calcaire (tartre).

Le calcaire est principalement constitué de carbonate de calcium CaCO3 solide. Lors de la réaction avec les ions H+ des acides, il se forme notamment du dioxyde de carbone gazeux (CO2) qui crée une effervescence.

L’équation de la réaction est la suivante.

CaCO3(s) + 2H+(aq) → Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)
c. L'action de l'acide chlorhydrique sur l'hydroxyde de sodium

L’acide chlorhydrique en solution est formé d’ions H+ et Cl−. Comme son nom l’indique, c’est un acide.

L’hydroxyde de sodium en solution est formé d’ions OH− et Cl−. C’est une base.

L’équation de la réaction chimique entre l’acide chlorhydrique (H+ + Cl−)(aq) et la soude (Na+ + OH−)(aq) s’écrit de la manière suivante.

(H+ + Cl−)(aq) + (Na+ + OH−)(aq) → H2O(l) + Na+(aq) + Cl−(aq)

Le produit de la réaction est H2O + Na+ + Cl−. C’est du chlorure de sodium en solution. C’est donc de l’eau salée qui est une solution neutre (pH = 7).

Les ions chlorure Cl− et les ions sodium Na+ sont à la fois dans les réactifs et dans les produits. Ils ne participent pas à la réaction. On dit que ce sont des ions spectateurs.

Il n’est pas nécessaire de faire apparaitre les ions spectateurs dans l’équation de la réaction.

L’équation est alors la suivante.

H+(aq) + OH−(aq) → H2O(l)

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