Conductivité et tests d'identification des ions — exercices corrigés

Qu'est-ce qui permet à une solution de conduire le courant électrique ?

L'eau distillée, parce qu'elle est pure, conduit très bien le courant électrique.

Avec la soude, l'ion cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$ donne un précipité de quelle couleur ?

Quel réactif utilise-t-on pour identifier les ions chlorure ${\text{Cl}}^{-}$ ?

Dans une solution, qu'est-ce qui se déplace pour transporter le courant ?

Avec la soude, l'ion fer III ${\text{Fe}}^{3+}$ donne un précipité de couleur :

L'eau salée, riche en ions ${\text{Na}}^{+}$ et ${\text{Cl}}^{-}$, conduit bien le courant électrique.

Qu'est-ce qu'un précipité ?

Avec la soude, l'ion fer II ${\text{Fe}}^{2+}$ donne un précipité de couleur :

Dans le montage qui teste la conductivité d'une solution, que plonge-t-on dans le liquide ?

Dans une solution, ce sont des électrons libres qui se déplacent pour transporter le courant.

La soude (hydroxyde de sodium) sert à identifier surtout :

Avec la soude, les ions zinc ${\text{Zn}}^{2+}$ et aluminium ${\text{Al}}^{3+}$ donnent un précipité de couleur :

Plus une solution contient d'ions, mieux elle conduit le courant.

Le précipité blanc obtenu avec le nitrate d'argent en présence d'ions chlorure noircit à la lumière.

Combien d'électrodes plonge-t-on dans la solution pour tester sa conductivité avec le montage classique ?

Pour distinguer une solution d'ions fer II ${\text{Fe}}^{2+}$ d'une solution d'ions fer III ${\text{Fe}}^{3+}$, combien de réactif différent suffit-il d'utiliser (la soude) ?

On identifie les ions chlorure ${\text{Cl}}^{-}$ en ajoutant de la soude.

Pour identifier à la fois les ions cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$ et les ions chlorure ${\text{Cl}}^{-}$ d'une solution, combien de réactifs différents faut-il utiliser ?

Karim affirme : « L'eau distillée conduit bien le courant parce qu'elle est très propre. » A-t-il raison ?

Yasmine teste l'eau distillée au montage : la lampe reste éteinte. Quelle est la bonne explication ?

Au laboratoire de Rabat, deux tubes contiennent chacun une solution de fer. Avec la soude, le tube 1 donne un précipité vert et le tube 2 un précipité rouille. Que contiennent-ils ?

Amine ajoute du sel à une eau déjà légèrement salée et mesure l'intensité au montage. L'intensité affichée par l'ampèremètre va augmenter.

Tu veux vérifier qu'une solution contient des ions cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$. Quel réactif choisis-tu, et quel résultat attends-tu ?

Une eau minérale Sidi Ali testée au montage donne une intensité faible mais non nulle. On peut en déduire qu'elle contient quelques ions.

Salma note dans son cahier : « précipité vert avec la soude → ion fer III ${\text{Fe}}^{3+}$ ». Où est son erreur ?

Une solution A donne un précipité blanc avec la soude. Une solution B donne un précipité blanc avec le nitrate d'argent qui noircit à la lumière. Que peut-on dire ?

Quelle phrase compare correctement la conduction dans un fil de cuivre et dans une solution salée ?

On dispose de trois solutions contenant respectivement ${\text{Cu}}^{2+}$, ${\text{Fe}}^{2+}$ et ${\text{Fe}}^{3+}$. Combien de réactifs différents suffit-il pour les distinguer toutes les trois ?

Karim verse de la soude dans une solution et observe que le liquide change légèrement de teinte, sans qu'aucun solide n'apparaisse. Il en conclut qu'un précipité s'est formé.

Avec le même montage, Yasmine lit : eau distillée $0$ mA, eau du robinet $3$ mA, eau salée $40$ mA. Quelle intensité, en mA, correspond à l'eau du robinet ?

Deux eaux minérales marocaines sont testées : l'eau d'Oulmès donne $25$ mA, l'eau Aïn Saïss donne $12$ mA. Laquelle est la plus riche en ions ?

Une solution donne un précipité bleu avec la soude et un précipité blanc qui noircit avec le nitrate d'argent. Quels ions contient-elle ?

Pourquoi faut-il deux électrodes plongées dans la solution pour mesurer sa conductivité ?

Amine ajoute de la soude à une solution d'eau salée (riche en ${\text{Cl}}^{-}$) et ne voit aucun précipité. Il en déduit qu'il n'y a pas d'ions chlorure. A-t-il raison ?

Dans un tube, l'ajout de soude fait apparaître un précipité bleu. On peut conclure que la solution contient des ions cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$.

Avec le même montage, l'eau du robinet donne $4$ mA et l'eau salée $40$ mA. Combien de fois l'eau salée conduit-elle mieux que l'eau du robinet ?

Karim affirme : « Dans l'eau salée, le courant est transporté par des électrons libres, comme dans un fil de cuivre. » A-t-il raison ?

Dans le tableau d'identification, à quelle ligne associe-t-on « précipité rouille » ?

Yasmine reçoit une solution inconnue et veut savoir si elle contient des ions cuivre et des ions chlorure. Décris brièvement la démarche : quels réactifs utilise-t-elle, sur quels prélèvements, et quels résultats confirment chaque ion ?

Au laboratoire du collège de Tanger, Salma prépare une eau salée et y reverse encore une grosse cuillère de sel. Elle prévient Yasmine : « Là, on a mis trop de sel : la solution est saturée d'ions, ils vont se gêner les uns les autres, donc l'ampèremètre va afficher une intensité plus faible qu'avant. » A-t-elle raison ?

Au laboratoire de Casablanca, Salma reçoit une « solution X » inconnue. Elle réalise trois tests et note :

• au montage de conductivité : intensité élevée ($45$ mA) ;
• avec la soude : précipité rouille ;
• avec le nitrate d'argent : précipité blanc qui noircit à la lumière.

Identifie tous les ions présents et explique ce que prouve chaque test.

Deux solutions A et B donnent toutes deux un précipité bleu avec la soude. Avec le nitrate d'argent, seule A donne un précipité blanc qui noircit. Que peut-on conclure ?

Karim propose le raisonnement suivant : « Une eau qui conduit bien est une eau sale et impure ; donc pour avoir l'eau la plus conductrice possible, il suffit de prendre l'eau la plus pure, comme l'eau distillée. » Réfute ce raisonnement en expliquant l'erreur logique.

Trois tubes contiennent respectivement une solution de cuivre, une de fer II et une de zinc. On ajoute de la soude dans chacun et on observe : tube 1 → bleu, tube 2 → blanc, tube 3 → vert. Associe chaque tube à son ion.

Yasmine prépare une solution salée qui donne $20$ mA au montage. Elle constate que, pour cette gamme, l'intensité est proportionnelle à la quantité de sel dissous. Si elle dissout trois fois plus de sel, quelle intensité, en mA, devrait-elle lire ?

Salma analyse une solution. Elle obtient un précipité blanc avec le nitrate d'argent, qui noircit à la lumière. Elle conclut : « précipité blanc → c'est du zinc ou de l'aluminium ». Explique pourquoi sa conclusion est fausse, et donne la bonne.

Une solution conduit le courant (intensité non nulle), mais ni la soude ni le nitrate d'argent n'y font apparaître de précipité. Quelle interprétation est la plus correcte ?

Pour identifier le cation puis l'anion d'une même solution, Amine verse d'abord la soude dans son tube, puis ajoute le nitrate d'argent dans ce même tube déjà rempli de soude. Cette façon de faire est fiable.

Avec la soude, on teste cinq cations : ${\text{Cu}}^{2+}$, ${\text{Fe}}^{2+}$, ${\text{Fe}}^{3+}$, ${\text{Zn}}^{2+}$ et ${\text{Al}}^{3+}$. Combien de couleurs de précipité différentes observe-t-on en tout ?

Avec la seule soude, peut-on distinguer une solution d'ions zinc ${\text{Zn}}^{2+}$ d'une solution d'ions aluminium ${\text{Al}}^{3+}$ ?

Sur la plage d'Essaouira, Amine compare au montage l'eau de mer, l'eau du robinet et l'eau de pluie recueillie dans un seau propre. Laquelle conduit le mieux, et pourquoi ?

Deux solutions contiennent toutes deux des ions cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$, mais l'une contient en plus des ions chlorure ${\text{Cl}}^{-}$ et l'autre non. Le test au nitrate d'argent permet de les distinguer.

Yasmine veut comparer la richesse en ions d'une eau Sidi Ali et d'une eau distillée, puis chercher d'éventuels ions chlorure dans la Sidi Ali. Décris le protocole complet : quels montages et réactifs, quelles observations attendues, et quelles conclusions elle pourra tirer.

Au même montage : eau distillée $0$ mA, eau d'Oulmès $5$ mA, eau salée $40$ mA. Combien de fois l'eau salée conduit-elle mieux que l'eau d'Oulmès ?

Une solution de fer II et une solution de fer III donnent toutes deux une intensité élevée au montage. Salma en déduit que le test de conductivité permet de savoir laquelle contient ${\text{Fe}}^{2+}$ et laquelle contient ${\text{Fe}}^{3+}$. A-t-elle raison ?

Tu disposes d'une solution inconnue et tu veux savoir, en deux tests au maximum, si elle contient du cuivre, du fer III ou des chlorures. Quelle stratégie est la plus efficace ?

Dans une solution parcourue par le courant, vers quelle électrode migrent les cations ${\text{Cu}}^{2+}$, et pourquoi ?

Une solution contient à la fois des ions cuivre ${\text{Cu}}^{2+}$ et des ions fer III ${\text{Fe}}^{3+}$. On y ajoute de la soude. Que peut-on raisonnablement attendre ?

Tu disposes de solutions contenant respectivement ${\text{Cu}}^{2+}$, ${\text{Fe}}^{2+}$, ${\text{Fe}}^{3+}$ et ${\text{Cl}}^{-}$. Combien de réactifs différents au minimum faut-il pour pouvoir identifier chacun de ces quatre ions ?

Amine teste une solution inconnue. Au montage, l'intensité est forte. Il s'exclame : « Forte intensité, donc c'est sûrement de l'eau salée pleine de ${\text{Na}}^{+}$ et ${\text{Cl}}^{-}$. » Discute la rigueur de cette conclusion et propose comment la vérifier réellement.