Enthalpie de réaction d’une réaction d’oxydoréduction avec Cobra SMARTsense

Principe de l´expérience

Lors de la réaction du sulfate de cuivre avec le zinc, du cuivre élémentaire et des ions zinc se forment. Cette réaction d’oxydoréduction est fortement exothermique : une quantité considérable d’énergie est libérée. Dans une expérience, les apprenants peuvent mesurer cette énergie libérée sous forme d’augmentation de température à l’aide d’un calorimètre. La même réaction est à la base de l’élément Daniell (P7400469), qui convertit l’énergie chimique en énergie électrique. Les apprenants reconnaissent ainsi que l’énergie stockée chimiquement peut être transformée en différentes formes d’énergie – par exemple thermique ou électrique – selon le montage expérimental. Ensuite, ils calculent l’enthalpie molaire de réaction et comparent la valeur déterminée avec la valeur de la littérature.

L’expérience peut être réalisée avec la tige agitatrice fournie ou, alternativement, avec un agitateur magnétique (voir accessoires recommandés).

Des Exercices

1. Les apprenants montent un calorimètre scolaire simple.
2. Ils mesurent le changement de température après l’ajout de poudre de zinc à une solution de sulfate de cuivre.
3. Ils calculent l’enthalpie molaire de réaction et comparent la valeur déterminée avec la valeur de la littérature et discutent des causes possibles des écarts.

Objectifs

Grâce à cette expérience, les apprenants approfondissent leurs connaissances en chimie redox et apprennent à relier les processus chimiques à l’enthalpie de réaction. Ils montent un calorimètre simple et analysent la réaction chimique exothermique du zinc avec le sulfate de cuivre par mesure de température. Les apprenants doivent également reconnaître les causes possibles des écarts entre les résultats expérimentaux et les valeurs de la littérature.

Avantages

• Réalisation simple et promotion de la compréhension technique grâce à un calorimètre montable soi-même à partir d’appareils de laboratoire standard.
• Favorise la compréhension des conversions d’énergie dans les réactions d’oxydoréduction.
• Fort lien avec la vie quotidienne (p. ex. explication du dégagement d’énergie lors de l’allumage d’une allumette).
• Expérience pertinente pour le baccalauréat en thermodynamique.
• Évaluation quantitative à l’aide de capteurs numériques (Cobra SMARTsense).
• Combinaison d’une expérience classique et d’un enregistrement moderne des données.
• Possibilité de discussion des écarts de mesure par rapport aux valeurs de la littérature.
• Préparation rapide et simple de l’expérience (instructions et évaluation des risques disponibles).