Que se passe-t-il lorsqu’on plonge un morceau de métal dans une solution acide ou basique ? Certains métaux réagissent avec dégagement d’un gaz, d’autres restent inertes. Cette leçon étudie les réactions de quelques métaux usuels (fer, aluminium, zinc, cuivre) avec les solutions acides et basiques.
I. Réaction des métaux avec une solution acide
On plonge séparément des morceaux de fer, d’aluminium, de zinc et de cuivre dans des tubes à essai contenant de l’acide chlorhydrique. On observe un dégagement gazeux (effervescence, formation de bulles) dans les tubes contenant le fer, l’aluminium et le zinc : ces métaux réagissent avec l’acide. En revanche, dans le tube contenant le cuivre, il ne se passe rien : le cuivre ne réagit pas avec l’acide chlorhydrique.
II. Le test du gaz produit
Pour identifier le gaz dégagé, on approche une allumette enflammée de l’extrémité du tube à essai. On entend une détonation aiguë (un petit « pop ») : ce test caractéristique montre que le gaz formé est du dihydrogène (H2).
III. Les équations des réactions
Lors de la réaction, les atomes du métal se transforment en ions métalliques qui passent en solution, tandis que les ions H+ de l’acide se transforment en gaz dihydrogène :
• Fer : Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
• Aluminium : 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2
• Zinc : Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
On peut vérifier la présence de l’ion Fe2+ formé en ajoutant de la soude à la solution obtenue : un précipité vert apparaît (voir la leçon sur les tests de reconnaissance des ions).
IV. Réaction des métaux avec une solution basique
On réalise la même expérience en remplaçant l’acide chlorhydrique par une solution d’hydroxyde de sodium (soude) :
• L’aluminium réagit rapidement avec la soude, avec dégagement de dihydrogène.
• Le zinc réagit aussi avec la soude, mais plus lentement : la réaction nécessite un léger chauffage.
• Le fer et le cuivre ne réagissent pas avec la soude.
V. Synthèse
| Métal | Avec acide chlorhydrique | Avec soude |
|---|---|---|
| Fer | Réagit (H2) | Ne réagit pas |
| Aluminium | Réagit (H2) | Réagit rapidement (H2) |
| Zinc | Réagit (H2) | Réagit lentement, à chaud (H2) |
| Cuivre | Ne réagit pas | Ne réagit pas |
Exercice d’application
1. On plonge un morceau de zinc dans de l’acide chlorhydrique. Que observe-t-on ? Quel gaz se forme ?
2. Décrire le test qui permet d’identifier le gaz dihydrogène.
3. Écrire l’équation de la réaction entre le fer et les ions H+ de l’acide chlorhydrique.
4. Le cuivre réagit-il avec l’acide chlorhydrique ? Et avec la soude ?
5. Comparer la réaction de l’aluminium et celle du zinc avec la soude.
Corrigés
1. On observe un dégagement gazeux (effervescence). Le gaz formé est le dihydrogène (H2).
2. On approche une allumette enflammée de l’extrémité du tube à essai : si le gaz est du dihydrogène, on entend une détonation aiguë (un « pop »).
3. Fe + 2H+ → Fe2+ + H2.
4. Non, le cuivre ne réagit ni avec l’acide chlorhydrique, ni avec la soude.
5. Les deux métaux réagissent avec la soude en dégageant du dihydrogène, mais l’aluminium réagit rapidement à température ambiante, alors que le zinc réagit plus lentement et nécessite un léger chauffage.
