--- title: "Les ions et les solutions ioniques" book: "La chimie à l’école — Années 1 à 12" subject: chemistry language: fr chapter: 17 exercises: 12 source: https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/17-les-ions-et-les-solutions-ioniques license: CC-BY-NC-SA-4.0 credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)" --- # Chapitre 17 — Les ions et les solutions ioniques Deux boissons limpides sont posées sur un banc de gymnase : une bouteille de boisson pour sportifs, vendue pour ses « électrolytes », et un verre d’eau sucrée. Au laboratoire, on plonge tour à tour dans chacune deux plaques de métal reliées à une pile et à une petite lampe. Dans la boisson pour sportifs, la lampe s’allume ; dans l’eau sucrée, elle reste éteinte. Quelque chose, dans le premier liquide, transporte des charges électriques, et le sucre, non. Ce quelque chose, ce sont des [ions](#def-g9-ions-ion). **Rappel.** Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) possède un [noyau](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) de $Z$ [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton), chacun de charge $+e$, et $Z$ [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) autour de lui, chacun de charge $-e$ : l’[atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) est neutre ([Chapitre 16](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#ch-g9-inside-the-atom)). Un [soluté](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/9-solutions-et-solubilite#def-g6-solutions-and-solubility-solute) dissous dans l’eau donne une [solution aqueuse](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/9-solutions-et-solubilite#def-g6-solutions-and-solubility-solute) ([Chapitre 9](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/9-solutions-et-solubilite#ch-g6-solutions-and-solubility)). Un [test caractéristique](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/10-identifier-les-especes-chimiques#def-g7-identifying-substances-characteristic-test) détecte une espèce par un résultat visible ([Chapitre 10](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/10-identifier-les-especes-chimiques#ch-g7-identifying-substances)). ![Une boisson pour sportifs et un verre d’eau : la boisson contient des ions dissous.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/img-2f163e213984.jpg) *Une boisson pour sportifs et un verre d’eau : la boisson contient des [ions](#def-g9-ions-ion) dissous.* ## 17.1 Des atomes qui gagnent ou perdent des électrons **Définition 17.1 (Ion, cation, anion).** Un *ion* est un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom), ou un groupe d’[atomes](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom), qui a perdu ou gagné un ou plusieurs [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), et qui porte donc une charge électrique. Un ion de charge positive, qui a perdu des [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), est un *cation* ; un ion de charge négative, qui a gagné des [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), est un *anion*. La charge s’écrit en haut à droite de la formule : $\ce{Na+}$, $\ce{Cu^{2+}}$, $\ce{Cl-}$. **Exemple 17.2 (Le sodium et le chlore).** Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de sodium, 11 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) et 11 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), perd un [électron](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) : il devient l’[ion](#def-g9-ions-ion) sodium $\ce{Na+}$, 11 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) et 10 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), de charge $+1$ : $$ \ce{Na -> Na+ + e-}. $$ Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de chlore, 17 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) et 17 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), gagne un [électron](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) : il devient l’[ion](#def-g9-ions-ion) chlorure $\ce{Cl-}$, 17 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) et 18 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) : $$ \ce{Cl + e- -> Cl-}. $$ ![Un atome de sodium devient un ion sodium en perdant un électron ; un atome de chlore devient un ion chlorure en en gagnant un. Les protons ne changent pas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-2bd5945d52c4.svg) *Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de sodium devient un [ion](#def-g9-ions-ion) sodium en perdant un [électron](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) ; un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de chlore devient un [ion](#def-g9-ions-ion) chlorure en en gagnant un. Les [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) ne changent pas.* **Proposition 17.3 (Quelques ions courants).** Les [ions](#def-g9-ions-ion) monoatomiques sont formés à partir d’un seul [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ; les [ions](#def-g9-ions-ion) polyatomiques, à partir d’un groupe d’[atomes](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) qui reste uni : | [cations](#def-g9-ions-ion) | | [anions](#def-g9-ions-ion) | | | --- | --- | --- | --- | | sodium | $\ce{Na+}$ | chlorure | $\ce{Cl-}$ | | potassium | $\ce{K+}$ | hydroxyde | $\ce{OH-}$ | | calcium | $\ce{Ca^{2+}}$ | nitrate | $\ce{NO3-}$ | | magnésium | $\ce{Mg^{2+}}$ | carbonate | $\ce{CO3^{2-}}$ | | cuivre(II) | $\ce{Cu^{2+}}$ | sulfate | $\ce{SO4^{2-}}$ | | fer(II), fer(III) | $\ce{Fe^{2+}}$, $\ce{Fe^{3+}}$ | | | | zinc | $\ce{Zn^{2+}}$ | | | | aluminium | $\ce{Al^{3+}}$ | | | | ammonium | $\ce{NH4+}$ | | | ## 17.2 Les composés ioniques et leurs formules **Définition 17.4 (Composé ionique).** Un *composé ionique* est formé de [cations](#def-g9-ions-ion) et d’[anions](#def-g9-ions-ion) en nombres tels que l’ensemble ne porte aucune charge. Sa formule donne la proportion des [ions](#def-g9-ions-ion), sans leurs charges : $\ce{NaCl}$ pour le chlorure de sodium, un $\ce{Na+}$ pour chaque $\ce{Cl-}$ ; $\ce{CaCl2}$ pour le chlorure de calcium, deux $\ce{Cl-}$ pour chaque $\ce{Ca^{2+}}$. **Méthode 17.5 (Écrire la formule d’un composé ionique).** 1. Écrire les deux [ions](#def-g9-ions-ion) avec leurs charges, le [cation](#def-g9-ions-ion) d’abord. 2. Trouver les plus petits nombres de chacun qui rendent la charge totale nulle. 3. Écrire ces nombres en [indice](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-formula) ; un [ion](#def-g9-ions-ion) polyatomique qui a besoin d’un [indice](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-formula) se met entre parenthèses. Oxyde d’aluminium : $\ce{Al^{3+}}$ et $\ce{O^{2-}}$ ; $2 \times (+3) + 3 \times (-2) = 0$, donc $\ce{Al2O3}$. Hydroxyde de fer(III) : $\ce{Fe^{3+}}$ et trois $\ce{OH-}$ : $\ce{Fe(OH)3}$. **Proposition 17.6 (Un solide ionique est un empilement d’ions).** Dans un cristal de sel, les [ions](#def-g9-ions-ion) sodium et les [ions](#def-g9-ions-ion) chlorure alternent en un empilement régulier à trois dimensions, chaque [ion](#def-g9-ions-ion) étant entouré d’[ions](#def-g9-ions-ion) de charge opposée qui le maintiennent en place. Un grain de sel de table en contient des milliards de milliards ; sa forme cubique reflète l’empilement cubique. ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-b5771fb8ee75.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/img-04cfee820721.jpg) *Une couche d’un cristal de sel : les [ions](#def-g9-ions-ion) sodium (violets, plus petits) et les [ions](#def-g9-ions-ion) chlorure (verts) alternent.* *La halite, le sel gemme naturel. Photo : Robert M. Lavinsky, CC BY-SA 3.0.* ## 17.3 Les solutions ioniques conduisent le courant **Notation 17.7 (Le symbole d’état (aq)).** Un [ion](#def-g9-ions-ion) ou une [molécule](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) dissous dans l’eau est noté (aq), pour « aqueux » : $\ce{Na+(aq)}$, $\ce{Cl-(aq)}$. **Proposition 17.8 (Les solutions ioniques conduisent l’électricité).** Quand un [composé ionique](#def-g9-ions-ionic-compound) [se dissout](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/2-melanger-et-dissoudre#def-g2-mixing-and-dissolving-dissolve) dans l’eau, ses [ions](#def-g9-ions-ion) se séparent et se déplacent librement dans la solution : l’eau salée contient des $\ce{Na+(aq)}$ et des $\ce{Cl-(aq)}$. Des [ions](#def-g9-ions-ion) en mouvement transportent des charges électriques : une solution ionique conduit donc l’électricité. Une solution de sucre, dont les [molécules](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) ne portent pas de charge, ne la conduit pas ; l’eau très pure non plus. **Au laboratoire — Quels liquides conduisent ?.** L’enseignant monte en circuit deux plaques de métal, une pile de faible tension et une petite lampe ; on plonge les plaques tour à tour dans de l’eau distillée, de l’eau sucrée, de l’eau salée et une solution de sulfate de cuivre, en les rinçant entre chaque essai. La lampe ne s’allume qu’avec les deux solutions ioniques. ![Le test de conduction : avec l’eau salée, les ions transportent le courant et la lampe s’allume ; l’eau sucrée ne contient pas d’ions et la lampe reste éteinte.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-de12a0390ab8.svg) *Le test de conduction : avec l’eau salée, les [ions](#def-g9-ions-ion) transportent le courant et la lampe s’allume ; l’eau sucrée ne contient pas d’[ions](#def-g9-ions-ion) et la lampe reste éteinte.* ## 17.4 Les tests de reconnaissance des ions par précipitation **Définition 17.9 (Précipité).** Quand on [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) deux solutions, un [cation](#def-g9-ions-ion) de l’une et un [anion](#def-g9-ions-ion) de l’autre peuvent former un [composé ionique](#def-g9-ions-ionic-compound) qui ne [se dissout](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/2-melanger-et-dissoudre#def-g2-mixing-and-dissolving-dissolve) pas. Il apparaît sous forme d’un solide fin qui trouble le liquide et se dépose : c’est un *précipité*. La réaction est une *précipitation*. **Proposition 17.10 (Les tests des ions courants).** Quelques gouttes d’une solution de [réactif](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/12-les-reactions-chimiques-reactifs-et-produits#def-g7-chemical-reactions-reactant) identifient un [ion](#def-g9-ions-ion) par la couleur du [précipité](#def-g9-ions-precipitate) qu’il forme : | [ion](#def-g9-ions-ion) recherché | [réactif](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/12-les-reactions-chimiques-reactifs-et-produits#def-g7-chemical-reactions-reactant) | [précipité](#def-g9-ions-precipitate) | couleur | | --- | --- | --- | --- | | cuivre(II) $\ce{Cu^{2+}}$ | hydroxyde de sodium | $\ce{Cu(OH)2}$ | bleu | | fer(II) $\ce{Fe^{2+}}$ | hydroxyde de sodium | $\ce{Fe(OH)2}$ | vert | | fer(III) $\ce{Fe^{3+}}$ | hydroxyde de sodium | $\ce{Fe(OH)3}$ | rouille | | zinc $\ce{Zn^{2+}}$ | hydroxyde de sodium | $\ce{Zn(OH)2}$ | blanc | | aluminium $\ce{Al^{3+}}$ | hydroxyde de sodium | $\ce{Al(OH)3}$ | blanc | | chlorure $\ce{Cl-}$ | nitrate d’argent | $\ce{AgCl}$ | blanc, noircit à la lumière | **Exemple 17.11 (Écrire une précipitation).** On n’écrit que les [ions](#def-g9-ions-ion) qui forment le solide ; les autres restent dissous et ne participent pas : $$ \ce{Cu^{2+}(aq) + 2OH-(aq) -> Cu(OH)2(s)}, \qquad \ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)}. $$ ![Les précipités formés avec l’hydroxyde de sodium (les cinq premiers tubes) et avec le nitrate d’argent (le dernier tube).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-551cfb59cee1.svg) *Les [précipités](#def-g9-ions-precipitate) formés avec l’hydroxyde de sodium (les cinq premiers tubes) et avec le nitrate d’argent (le dernier tube).* **Sécurité.** ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-93c17238ab7b.svg) ![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-ions/fig-0df833fa40ae.svg) L’hydroxyde de sodium provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires, et peut être corrosif pour les métaux (GHS05) ; dilué, il est irritant pour la peau et les yeux (GHS07). Le nitrate d’argent, le [réactif](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/12-les-reactions-chimiques-reactifs-et-produits#def-g7-chemical-reactions-reactant) des [ions](#def-g9-ions-ion) chlorure, est comburant, corrosif et très toxique pour les organismes aquatiques. Lunettes, gants ; les [réactifs](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/12-les-reactions-chimiques-reactifs-et-produits#def-g7-chemical-reactions-reactant) sont distribués goutte à goutte par l’enseignant. **Méthode 17.12 (Tester un ion).** 1. Verser un peu de la solution à tester dans un tube à essai. 2. Ajouter le [réactif](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/12-les-reactions-chimiques-reactifs-et-produits#def-g7-chemical-reactions-reactant) goutte à goutte. 3. Noter la couleur du [précipité](#def-g9-ions-precipitate) éventuel et la comparer au tableau. 4. Conclure, en se rappelant qu’un test identifie un [ion](#def-g9-ions-ion) , et non un composé : une solution de chlorure de fer(III) donne à la fois le test de $\ce{Fe^{3+}}$ et celui de $\ce{Cl-}$ . ## 17.5 Exercices **Exercice 17.1 ★.** Qu’est-ce qu’un [ion](#def-g9-ions-ion) ? Quelle est la différence entre un [cation](#def-g9-ions-ion) et un [anion](#def-g9-ions-ion) ? **Solution de Exercice 17.1.** Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ou un groupe d’[atomes](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) qui a perdu ou gagné des [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) et qui porte une charge. Un [cation](#def-g9-ions-ion) est positif ([électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) perdus), un [anion](#def-g9-ions-ion) négatif ([électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) gagnés). **Exercice 17.2 ★.** Un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de magnésium (12 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton)) perd deux [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus). Écris la formule de l’[ion](#def-g9-ions-ion) formé, et donne ses nombres de [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) et d’[électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus). **Solution de Exercice 17.2.** $\ce{Mg^{2+}}$ : 12 [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton), 10 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus). **Exercice 17.3 ★.** Écris les formules du chlorure de potassium, du chlorure de magnésium et de l’oxyde de calcium ([ion](#def-g9-ions-ion) oxyde : $\ce{O^{2-}}$). **Solution de Exercice 17.3.** $\ce{KCl}$, $\ce{MgCl2}$, $\ce{CaO}$. **Exercice 17.4 ★.** Pourquoi l’eau salée conduit-elle l’électricité, alors que l’eau sucrée ne la conduit pas ? **Solution de Exercice 17.4.** L’eau salée contient des [ions](#def-g9-ions-ion), $\ce{Na+(aq)}$ et $\ce{Cl-(aq)}$, qui se déplacent et transportent des charges. Les [molécules](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) de sucre ne portent pas de charge. **Exercice 17.5 ★★.** Écris les formules du sulfate de cuivre(II), du chlorure d’aluminium et du carbonate de sodium. **Solution de Exercice 17.5.** $\ce{CuSO4}$, $\ce{AlCl3}$, $\ce{Na2CO3}$. **Exercice 17.6 ★★.** L’hydroxyde de sodium ajouté à une solution donne un [précipité](#def-g9-ions-precipitate) rouille. Quel [ion](#def-g9-ions-ion) la solution contient-elle ? Écris l’équation de la [précipitation](#def-g9-ions-precipitate). **Solution de Exercice 17.6.** Fer(III), $\ce{Fe^{3+}}$ : $\ce{Fe^{3+}(aq) + 3OH-(aq) -> Fe(OH)3(s)}$. **Exercice 17.7 ★★.** Combien d’[électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) l’[ion](#def-g9-ions-ion) sulfate $\ce{SO4^{2-}}$ porte-t-il en plus de ses [protons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) ? Et l’[ion](#def-g9-ions-ion) nitrate $\ce{NO3-}$ ? **Solution de Exercice 17.7.** Sulfate : 2 [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en plus. Nitrate : 1. **Exercice 17.8 ★★.** Une solution donne un [précipité](#def-g9-ions-precipitate) blanc avec le nitrate d’argent et un [précipité](#def-g9-ions-precipitate) bleu avec l’hydroxyde de sodium. Nomme le [composé ionique](#def-g9-ions-ionic-compound) dissous et écris sa formule. **Solution de Exercice 17.8.** Blanc avec le nitrate d’argent : $\ce{Cl-}$. Bleu avec l’hydroxyde de sodium : $\ce{Cu^{2+}}$. C’est le chlorure de cuivre(II), $\ce{CuCl2}$. **Exercice 17.9 ★★.** Regarde la figure de la couche du cristal de sel. Combien de voisins de charge opposée un [ion](#def-g9-ions-ion) situé au milieu de la couche a-t-il dans cette couche ? **Solution de Exercice 17.9.** Quatre : un de chaque côté (à gauche, à droite, au-dessus, au-dessous). **Exercice 17.10 ★★.** Écris l’équation de la [précipitation](#def-g9-ions-precipitate) de l’hydroxyde de fer(II) à partir des [ions](#def-g9-ions-ion) $\ce{Fe^{2+}}$ et $\ce{OH-}$. **Solution de Exercice 17.10.** $\ce{Fe^{2+}(aq) + 2OH-(aq) -> Fe(OH)2(s)}$. **Exercice 17.11 ★★★.** Une poudre blanche peut être du chlorure de zinc ou du chlorure de sodium. Dissoute dans l’eau, elle donne un [précipité](#def-g9-ions-precipitate) blanc avec l’hydroxyde de sodium. Laquelle est-ce ? Écris l’équation. **Solution de Exercice 17.11.** Le chlorure de zinc : les [ions](#def-g9-ions-ion) sodium ne donnent pas de [précipité](#def-g9-ions-precipitate) avec l’hydroxyde de sodium, les [ions](#def-g9-ions-ion) zinc en donnent un blanc : $\ce{Zn^{2+}(aq) + 2OH-(aq) -> Zn(OH)2(s)}$. **Exercice 17.12 ★★★.** Dans un cristal de chlorure de calcium, combien y a-t-il d’[ions](#def-g9-ions-ion) chlorure pour 1000 [ions](#def-g9-ions-ion) calcium ? Vérifie que le cristal est neutre. **Solution de Exercice 17.12.** $\ce{CaCl2}$ : 2000 [ions](#def-g9-ions-ion) chlorure. Charges : $1000 \times (+2) + 2000 \times (-1) = 0$. ## 17.6 Problème : le puits rouillé **Problème 17.1.** Problème du week-end — des taches orange dans l’évier d’une ferme, deux tests, et le nombre d’ions fer dans un litre d’eau de puits L’eau du puits d’une ferme laisse des taches orange dans l’évier. Un laboratoire en reçoit un échantillon. Fraîchement tirée, l’eau est limpide ; avec l’hydroxyde de sodium, elle donne un [précipité](#def-g9-ions-precipitate) vert, qui devient rouille en moins d’une heure à la surface, au contact de l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air). Le laboratoire mesure $0.30\,\mathrm{mg}$ de fer, sous forme d’[ions](#def-g9-ions-ion) fer, par litre. On prendra pour masse d’un [nucléon](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) $1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$, et 56 [nucléons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-proton) pour un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de fer. **Partie I — Les tests.** 1. Quel [ion](#def-g9-ions-ion) le [précipité](#def-g9-ions-precipitate) vert révèle-t-il ? Donne la formule du [précipité](#def-g9-ions-precipitate) . 2. Quel [ion](#def-g9-ions-ion) le [précipité](#def-g9-ions-precipitate) rouille révèle-t-il ? Donne sa formule. 3. Un [ion](#def-g9-ions-ion) fer(II) et un [ion](#def-g9-ions-ion) fer(III) diffèrent d’un [électron](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) . Lequel a le plus d’ [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) ? Combien d’ [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus) chacun possède-t-il (fer : $Z = 26$ ) ? 4. Écris l’équation de la [précipitation](#def-g9-ions-precipitate) de l’hydroxyde de fer(III). **Partie II — Les taches.** 5. Dans l’évier, l’eau limpide se trouble lentement et devient orange. Quel [ion](#def-g9-ions-ion) l’eau contient-elle à la sortie du puits, et lequel finit-elle par contenir ? 6. Écris la formule du [composé ionique](#def-g9-ions-ionic-compound) formé par les [ions](#def-g9-ions-ion) fer(III) et les [ions](#def-g9-ions-ion) hydroxyde, et vérifie qu’il est neutre. 7. Peut-on retirer le fer de l’eau en la filtrant à la sortie du puits ? Après qu’elle est devenue orange ? Explique. 8. Une eau qui contient des [ions](#def-g9-ions-ion) fer est-elle un [corps pur](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-pure-substance) ? Un [mélange homogène](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-homogeneous) ? **Partie III — Compter les [ions](#def-g9-ions-ion).** 9. Calcule la masse d’un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de fer, en kilogrammes. 10. Convertis $0.30\,\mathrm{mg}$ en kilogrammes. 11. Pourquoi peut-on prendre la masse d’un [ion](#def-g9-ions-ion) fer égale à celle d’un [atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de fer ? 12. Calcule le nombre d’ [ions](#def-g9-ions-ion) fer dans un litre de l’eau du puits. **Solution de Problème 17.1.** **1.** Fer(II), $\ce{Fe^{2+}}$ : $\ce{Fe(OH)2}$. **2.** Fer(III), $\ce{Fe^{3+}}$ : $\ce{Fe(OH)3}$. **3.** $\ce{Fe^{2+}}$ en a un de plus : $26 - 2 = 24$ [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), contre $26 - 3 = 23$ pour $\ce{Fe^{3+}}$. **4.** $\ce{Fe^{3+}(aq) + 3OH-(aq) -> Fe(OH)3(s)}$. **5.** Elle sort du puits avec des [ions](#def-g9-ions-ion) fer(II) ; au contact de l’[air](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/4-lair-un-melange-de-gaz#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air), ils deviennent des [ions](#def-g9-ions-ion) fer(III), qui forment le solide orange. **6.** $\ce{Fe(OH)3}$ : $(+3) + 3 \times (-1) = 0$. **7.** Pas à la sortie du puits : les [ions](#def-g9-ions-ion) fer sont dissous et traversent un filtre. Une fois le solide orange formé, oui : c’est un [précipité](#def-g9-ions-precipitate), retenu par un filtre. **8.** Non : c’est un [mélange](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/8-corps-purs-et-melanges#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) (de l’eau et des [ions](#def-g9-ions-ion) dissous). Fraîchement tirée et limpide, elle est homogène. **9.** $56 \times 1.67 \times 10^{-27} = 9.35 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}$. **10.** $0.30\,\mathrm{mg} = 0.30 \times 10^{-6}\,\mathrm{kg} = 3.0 \times 10^{-7}\,\mathrm{kg}$. **11.** Un [ion](#def-g9-ions-ion) diffère de l’[atome](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/11-atomes-et-molecules#def-g7-atoms-and-molecules-atom) de deux ou trois [électrons](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus), dont la masse est négligeable devant celle du [noyau](https://one-course.com/books/chemistry/1/fr/chapter/16-a-linterieur-de-latome#def-g9-inside-the-atom-nucleus). **12.** $3.0 \times 10^{-7} / 9.35 \times 10^{-26} \approx 3.2 \times 10^{18}$ [ions](#def-g9-ions-ion) fer par litre.