62 exercices pour t'entraîner sur Métaux, ions métalliques et piles en 3ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Parmi ces propriétés, laquelle est caractéristique d'un métal ?
B
Un métal est un bon conducteur de l'électricité et de la chaleur, il possède un éclat métallique et se laisse étirer (ductile) et aplatir (malléable). La transparence et la fragilité (option A) caractérisent plutôt le verre. Mémo : métal = brille, conduit, se déforme sans casser.
Quel gaz se dégage quand un acide agit sur un métal comme le fer ?
C
L'action d'un acide sur un métal produit un dégagement de dihydrogène , et le métal passe en solution sous forme d'ions métalliques. Si tu as répondu A, tu confonds avec le gaz qui trouble l'eau de chaux. Mémo : acide + métal dihydrogène .
De quelle couleur est une solution contenant des ions cuivre ?
A
L'ion cuivre colore la solution en bleu. Le vert pâle (option B) est la signature de l'ion fer II , le jaune-rouille (option C) celle de l'ion fer III . Mémo : cuivre comme le ciel, bleu.
Pour fabriquer une pile, il faut au minimum :
B
Une pile est constituée de deux métaux différents (les électrodes) plongés dans une solution conductrice, l'électrolyte. Deux métaux identiques (option A) donnent une tension nulle, et l'eau pure ne conduit pas. Mémo : pile = deux métaux différents + électrolyte.
Comment reconnaît-on le dihydrogène ?
B
Le test du dihydrogène consiste à approcher une flamme : il se produit une petite détonation, l'« aboiement ». Troubler l'eau de chaux (option A) est le test du dioxyde de carbone ; rallumer une bûchette (option C) est celui du dioxygène. Mémo : dihydrogène = aboiement.
Dans une pile cuivre/zinc, quelle électrode est la borne + ?
B
Dans la pile cuivre/zinc, la borne + est l'électrode de cuivre et la borne − est l'électrode de zinc. C'est le zinc qui s'use au fil du fonctionnement. Mémo : cuivre = +, zinc = −.
Le cuivre est un bon conducteur de l'électricité, c'est pourquoi on l'utilise dans les fils électriques.
A
Le cuivre est un excellent conducteur de l'électricité, ce qui en fait le matériau de choix pour les fils électriques. C'est une propriété typiquement métallique. Mémo : cuivre = fils électriques.
Le dihydrogène se reconnaît parce qu'il trouble l'eau de chaux.
B
C'est faux : le dihydrogène se reconnaît par une détonation (« aboiement ») à l'approche d'une flamme. C'est le dioxyde de carbone qui trouble l'eau de chaux. Ne pas inverser ces deux tests est l'un des pièges majeurs du chapitre.
Une solution contenant des ions zinc est incolore.
A
C'est vrai : les ions zinc et aluminium donnent des solutions incolores. Attention cependant : une solution incolore peut quand même contenir un ion, même s'il ne se voit pas. Mémo : zinc et aluminium, incolores.
Quand un acide agit sur un métal, la masse du métal diminue.
A
C'est vrai : le métal est consommé par la réaction, il passe en solution sous forme d'ions métalliques, donc sa masse diminue. Croire que le métal reste intact est un piège classique. Mémo : le métal est rongé, il maigrit.
Quel métal, léger, est utilisé pour fabriquer les canettes de boisson ?
B
L'aluminium est léger et facile à mettre en forme : c'est le métal des canettes et de nombreux emballages. Le fer (option C) serait trop lourd et rouillerait. Mémo : canette = aluminium léger.
Une pile transforme :
B
Une pile transforme l'énergie chimique (issue d'une réaction entre les métaux et l'électrolyte) en énergie électrique. C'est l'inverse d'un appareil qu'on recharge. Mémo : pile, chimie électricité.
Combien d'électrodes une pile simple comporte-t-elle au minimum ?
2 électrodes.
Une pile comporte deux électrodes, c'est-à-dire deux métaux différents plongés dans l'électrolyte. C'est la différence entre ces deux métaux qui crée la tension. Mémo : deux électrodes, deux métaux différents.
Karim mesure la tension de sa pile citron au voltmètre. L'écran indique 0,9 V. Quelle est, en volts, la tension de sa pile ?
0,9 V.
Le voltmètre lit directement la tension de la pile en volts : ici 0,9 V. Une pile citron débite typiquement une tension inférieure à 1 V. Mémo : la tension d'une pile se mesure en volts (V).
Salma plonge deux lames de cuivre identiques dans un électrolyte et branche un voltmètre. Quelle tension, en volts, va-t-il indiquer ?
0 V.
Deux métaux identiques ne créent aucune tension : le voltmètre indique 0 V. Pour obtenir une tension, il faut deux métaux différents. Si tu as répondu autre chose, tu as oublié la condition « deux métaux différents ». Mémo : mêmes métaux 0 V.
Dans une pile, à quoi sert l'électrolyte ?
A
L'électrolyte est la solution conductrice dans laquelle plongent les électrodes ; il permet à la réaction de se faire et au courant de circuler à l'intérieur de la pile. Sans lui, la pile ne débite plus. Mémo : électrolyte = solution conductrice indispensable.
De quelle couleur est une solution contenant des ions fer III ?
C
L'ion fer III donne une teinte jaune-rouille, comme la rouille. Le vert pâle (option B) est l'ion fer II . Attention : les deux sont des ions du fer mais leurs couleurs diffèrent. Mémo : fer III = rouille.
L'or est un métal : il possède un éclat métallique et conduit l'électricité.
A
C'est vrai : l'or est bien un métal, brillant, bon conducteur et peu altérable, ce qui explique son usage en bijouterie et dans les contacts électriques de qualité. Mémo : or, argent, cuivre, fer, zinc, aluminium sont les six métaux courants.
Dans une pile cuivre/zinc qui fonctionne, quel métal est progressivement consommé ?
B
C'est le zinc, à la borne −, qui est progressivement consommé : il passe en solution sous forme d'ions . C'est cette usure qui finit par épuiser la pile. Mémo : le zinc s'use, la pile s'épuise.
À Casablanca, Yasmine déroule un fil rougeâtre et souple, qui conduit le courant dans la lampe de son montage. Nomme le métal le plus probable de ce fil et cite une de ses propriétés qui le rend utile ici.
Le fil est très probablement en cuivre. Sa propriété utile ici est d'être un bon conducteur de l'électricité, ce qui permet au courant de circuler jusqu'à la lampe.
Le cuivre se reconnaît à sa couleur rougeâtre et à sa souplesse (ductilité). Sa qualité principale pour un fil électrique est sa très bonne conductivité électrique. C'est pour cela qu'il équipe la plupart des câbles. Mémo : fil rougeâtre conducteur = cuivre.
Yasmine a deux tubes : l'un contient une solution bleue, l'autre une solution vert pâle. Quels ions contiennent-ils respectivement ?
Amine plonge un clou en fer dans de l'acide chlorhydrique. Que va-t-il observer ?
Karim affirme : « Deux clous en fer plantés dans un citron suffisent à faire une pile. » Que faut-il lui répondre ?
Salma écrit dans son compte rendu : « Le gaz dégagé est de l'hydrogène. » Quelle correction faut-il apporter ?
Un gaz inconnu détone à l'approche d'une flamme mais ne trouble pas l'eau de chaux. De quel gaz s'agit-il ?
Une grille en fer de Marrakech porte des taches jaune-orangé caractéristiques de la rouille. Quel ion cela révèle-t-il ?
Amine remplace l'électrolyte de sa pile par de l'eau distillée (qui ne conduit pas). Que va indiquer le voltmètre ?
Comme la solution d'ions aluminium est incolore, on peut affirmer avec certitude qu'elle ne contient aucun ion.
Quand un métal est attaqué par un acide, sa masse augmente car le gaz s'y accumule.
Dans une pile cuivre/zinc, l'électrode de cuivre est la borne − et le zinc s'use à la borne +.
Le verre conduit l'électricité aussi bien qu'un métal.
Amine pèse un morceau de zinc : 6,0 g. Il le plonge dans l'acide, puis le ressort, le sèche et le repèse : 5,6 g. De combien de grammes la masse a-t-elle diminué ?
Karim relie deux piles citron identiques en série, chacune débitant 1,1 V. Quelle tension totale, en volts, obtient-il ?
Combien de métaux différents au minimum faut-il réunir pour que la pile débite une tension non nulle ?
La pile A débite 1,5 V, la pile B débite 1,2 V. Quelle est, en volts, la différence de tension entre A et B ?
Pourquoi utilise-t-on le fer (et l'acier qui en dérive) dans les structures des immeubles ?
Salma a un tube avec une solution incolore. Lequel de ces ions peut-il contenir ?
Pourquoi une pile finit-elle par s'épuiser au fil de son utilisation ?
Au laboratoire de son collège à Rabat, Yasmine reçoit trois tubes sans étiquette : un bleu, un jaune-rouille, un vert pâle. Associe chaque couleur à l'ion qu'elle contient et explique en une phrase comment tu raisonnes.
Amine recueille le gaz qui se dégage au-dessus d'un mélange zinc + acide chlorhydrique. Il veut prouver que c'est bien du dihydrogène. Décris le test à réaliser et le résultat attendu.
Au laboratoire du collège à Casablanca, Salma rédige son compte rendu : « J'ai approché une flamme du gaz et il a détoné : c'est donc du dioxyde de carbone . Pour vérifier, je l'aurais fait barboter dans l'eau de chaux, qui aurait été troublée par le dihydrogène. » A-t-elle raison ?
À Fès, Amine reçoit deux tubes sans étiquette : l'un contient une solution bleue, l'autre une solution vert pâle. Il note : « Le bleu, c'est l'ion fer II , et le vert pâle, c'est l'ion cuivre . » A-t-il raison ?
À Fès, Karim plante un clou en zinc et une lame de cuivre dans un citron, sans qu'ils se touchent, et relie le tout à un voltmètre qui affiche 0,9 V. Réponds aux quatre questions :
Karim affirme : « Pour augmenter la tension de ma pile citron, je vais remplacer la lame de cuivre par une seconde lame de zinc, comme ça j'aurai deux belles électrodes brillantes. » Réfute son raisonnement et propose une correction.
Salma résume une expérience : « Le fer dans l'acide dégage de l'hydrogène, que j'ai identifié en le faisant barboter dans l'eau de chaux qui s'est troublée ; la solution est devenue bleue. » Repère et corrige les trois erreurs de Salma.
Pour alimenter une petite lampe, Amine monte en série trois piles identiques de 1,5 V chacune. Quelle tension totale, en volts, obtient-il ?
Un clou en fer de 5,0 g est plongé dans l'acide. La réaction consomme 0,5 g de fer, qui passe en solution sous forme d'ions . Quelle est, en grammes, la masse du clou à la fin ?
Yasmine monte deux piles en série et lit 3,0 V au total. Elle sait que l'une des deux piles débite 1,8 V. Quelle est, en volts, la tension de l'autre pile ?
Pour son exposé, Karim doit fabriquer 4 piles citron, soit un citron par pile. Au souk de Fès, un citron coûte 1,50 dh. Combien dépensera-t-il, en dirhams, pour les citrons ?
Deux solutions de fer ont des couleurs différentes : l'une est vert pâle, l'autre jaune-rouille. Quelle est l'interprétation correcte ?
Lequel de ces bilans décrit correctement l'action de l'acide chlorhydrique sur le fer ?
Une pile transforme l'énergie chimique en énergie électrique. Lequel de ces dispositifs réalise la conversion inverse (énergie électrique vers une autre forme) ?
Dans une pile cuivre/zinc, quelle affirmation regroupe correctement les rôles ?
Amine plonge un métal inconnu dans l'acide : un gaz détone à la flamme, la solution devient bleue, et la masse du métal diminue. Quel est ce métal ?
Karim monte une pile cuivre/zinc, mais remplace le citron par de l'eau distillée. Le voltmètre affiche environ 0 V. Pourquoi ?
Yasmine a deux tubes de gaz, l'un de dihydrogène, l'autre de dioxyde de carbone, mais elle ne sait pas lequel est lequel. Quel protocole les distingue sûrement ?
Une pile peut fonctionner avec une seule électrode métallique plongée dans un électrolyte, à condition que cet électrolyte soit acide.
La couleur d'une solution suffit toujours, à elle seule, à prouver avec certitude quel ion métallique elle contient.
Dans une pile cuivre/zinc, c'est l'électrode de cuivre (borne +) qui est consommée et explique l'usure de la pile.
Karim dispose de plusieurs objets pour faire une pile citron : un clou en fer, une lame de cuivre, un clou en zinc, une tige en verre. Quelle paire d'objets convient pour obtenir une tension ?
Pour son exposé, Yasmine fabrique 3 piles citron indépendantes, chacune comportant 2 électrodes. Combien d'électrodes utilise-t-elle au total ?
Salma branche une pile cuivre/zinc à un voltmètre. Sa borne + (du voltmètre) est reliée au zinc, et l'écran affiche −1,0 V (valeur négative). Elle conclut : « Ma pile est cassée puisque la tension est négative. » A-t-elle raison ? Explique ce qui se passe et donne la valeur correcte de la tension de la pile ainsi que les bornes.