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Série de réactivité des métaux

CollègeChimieUn modèle de déplacement fondé sur les potentiels de référence pour Mg, Zn, Fe et Cu, avec des produits divalents, des quantités limitantes explicites et un avancement illustratif de la réaction

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À propos de cette expérience

Plongez un métal choisi dans de l’acide dilué, du sulfate de cuivre ou du sulfate de zinc et vérifiez une prédiction sur sa réactivité. L’acide peut produire de l’hydrogène, tandis qu’une solution saline peut déposer un autre métal sur la bandelette. Le suivi du solide restant et du solide déposé montre pourquoi une bandelette qui réagit activement ne perd pas nécessairement de masse totale de solide.

Objectifs pédagogiques

  • Comparez la réactivité des métaux à l’aide des différences entre leurs potentiels standard de réduction.
  • Distinguez le dégagement d’hydrogène du dépôt par déplacement.
  • Appliquez les bilans de quantité de matière et de masse à la bandelette réactive et à la solution.

Comment l’utiliser

  1. 1Plongez séparément le magnésium, le zinc, le fer et le cuivre dans l’acide, puis comparez les observations prévues.
  2. 2Testez le fer dans du sulfate de cuivre et examinez le dépôt de cuivre ainsi que la variation de masse du solide.
  3. 3Testez le cuivre dans du sulfate de zinc et expliquez l’absence de déplacement.
  4. 4Faites varier la masse du métal et la quantité de solution pour trouver un plateau dû au réactif limitant, puis notez le gaz ou le dépôt.

Le modèle

Faisabilité du déplacement de référence
Masse de la bandelette restante et de son dépôt

Hypothèses

  • Dans ce modèle simplifié, les métaux forment des ions divalents. Les potentiels de réduction de référence, en volts, sont Mg −2,372, Zn −0,763, Fe −0,440 et Cu +0,340 ; celui de l’hydrogène est nul.
  • Une réaction est possible lorsque le potentiel de cellule de référence est positif. Les potentiels d’électrode réels dépendant de la concentration, les films d’oxyde, la passivation et les barrières cinétiques ne sont pas pris en compte.
  • Une constante de progression de premier ordre est attribuée au métal sélectionné. Les différences de vitesse sont données à titre illustratif et ne constituent pas des prévisions de vitesse mesurées. La masse du solide comprend à la fois le métal de départ non réagi et le métal de remplacement déposé.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi la masse totale solide d'une bandelette de magnésium peut-elle augmenter alors que des atomes de magnésium la quittent ?
  2. Q2Pourquoi un potentiel de référence standard n'est-il pas la tension réelle pour chaque concentration choisie ?

Foire aux questions

Toute réaction favorable doit-elle produire des bulles ?

Non. Dans ce modèle, la réduction de l'acide produit de l'hydrogène. Le déplacement des ions métalliques forme plutôt un dépôt solide.

L'absence de changement visible prouve-t-elle qu'une réaction réelle est thermodynamiquement impossible ?

Non. Les observations réelles dépendent aussi des surfaces et de la cinétique. Ce modèle utilise une règle volontairement limitée fondée sur les potentiels standard.