Les ions et les solutions Physique-Chimie 3e
⚡ Physique-Chimie🎒 3e (collège)✅ 12 exercices corrigés ⬇️
En bref : Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a perdu ou gagné des électrons. S'il a perdu des électrons, il est positif, c'est un cation ; s'il en a gagné, il est négatif, c'est un anion. Une solution aqueuse conduit le courant grâce à ses ions, mais reste électriquement neutre. Le pH indique si elle est acide, en dessous de sept, neutre, à sept, ou basique, au-dessus de sept.
📖 La leçon
Une solution aqueuse conduit le courant grâce à ses ions, mais reste électriquement neutre. Le pH indique si elle est acide (pH < 7, ions H⁺), neutre (7) ou basique (pH > 7, ions HO⁻).
Astuce : cation = + (il a « perdu » du négatif).
🖼️ Le schéma à retenir
L'essentiel à retenir
Un atome est électriquement neutre : il possède autant d'électrons (négatifs) que de protons (positifs). S'il perd un ou plusieurs électrons, il devient un ion positif, ou cation : l'atome de sodium donne l'ion Na⁺, l'atome de cuivre donne Cu²⁺. S'il gagne des électrons, il devient un ion négatif, ou anion : l'atome de chlore donne Cl⁻. Certains ions, comme HO⁻ ou SO₄²⁻, groupent plusieurs atomes.
Quand on dissout du sel dans l'eau, les ions Na⁺ et Cl⁻ se dispersent : on obtient une solution ionique. Elle reste neutre : les charges positives compensent les négatives. Ce sont ces ions mobiles qui conduisent le courant ; l'eau pure, presque sans ions, conduit très mal. Des tests identifient les ions : la soude donne un précipité bleu avec Cu²⁺, vert avec Fe²⁺, rouille avec Fe³⁺ ; le nitrate d'argent, un précipité blanc avec Cl⁻.
Le pH mesure l'acidité, de 0 à 14. Une solution acide (pH inférieur à 7) contient plus d'ions hydrogène H⁺ que d'ions hydroxyde HO⁻ ; une solution basique (pH supérieur à 7), c'est l'inverse ; à pH 7, elle est neutre. Diluer une solution rapproche son pH de 7. Les solutions très acides ou très basiques sont corrosives : lunettes et gants sont obligatoires.
Vocabulaire
- Ion — atome ou groupe d'atomes ayant perdu ou gagné des électrons.
- Cation — ion positif, qui a perdu des électrons (Na⁺, Cu²⁺).
- Anion — ion négatif, qui a gagné des électrons (Cl⁻, HO⁻).
- Solution aqueuse — mélange obtenu en dissolvant une espèce dans l'eau.
- pH — nombre de 0 à 14 qui mesure l'acidité ; 7 est neutre.
- Précipité — solide qui se forme dans une solution lors d'un test.
La question de devoir
Une solution de chlorure de cuivre conduit le courant : expliquez pourquoi et indiquez comment identifier ses ions. Plan de réponse : 1) écrire les ions présents (Cu²⁺ et Cl⁻) et rappeler qu'ils se forment par perte ou gain d'électrons ; 2) expliquer que les ions mobiles conduisent le courant tandis que la solution reste neutre ; 3) décrire le test à la soude (précipité bleu) et au nitrate d'argent (précipité blanc).
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✏️ 12 exercices corrigés : les ions et les solutions
Touche une réponse : elle est corrigée tout de suite, avec l'explication.
1. Un ion positif a …
✔ Réponse : perdu des électrons
Les électrons sont négatifs : en en perdant, l'atome a plus de protons que d'électrons et devient positif. On l'appelle un cation.
2. Quelle est la formule de l'ion chlorure ?
✔ Réponse : Cl⁻
L'atome de chlore gagne un électron et devient l'ion chlorure, négatif, présent par exemple dans le sel de cuisine avec l'ion sodium Na⁺.
3. Une solution de pH 3 contient plus d'ions …
✔ Réponse : H⁺ que d'ions HO⁻
Le pH est inférieur à 7, donc la solution est acide : elle contient plus d'ions H⁺ que d'ions HO⁻. Le jus de citron ou le vinaigre ont un pH voisin de 3.
4. Quel est le pH d'une solution neutre ?
✔ Réponse : 7
À pH 7, il y a autant d'ions H⁺ que d'ions HO⁻ ; c'est le cas de l'eau pure. En dessous, la solution est acide ; au-dessus, elle est basique.
5. Pourquoi l'eau salée conduit-elle le courant ?
✔ Réponse : elle contient des ions mobiles
Les ions Na⁺ et Cl⁻ dispersés dans l'eau se déplacent sous l'effet de la tension et transportent les charges ; l'eau pure, presque sans ions, conduit très mal.
6. L'ion Cu²⁺ provient d'un atome de cuivre qui a …
✔ Réponse : perdu 2 électrons
La charge 2+ indique deux électrons de moins que de protons ; le noyau (protons, neutrons) ne change jamais lors de la formation d'un ion.
7. Une solution ionique est électriquement …
✔ Réponse : neutre
Les charges des cations compensent exactement celles des anions : dans le chlorure de cuivre, un ion Cu²⁺ est accompagné de deux ions Cl⁻.
8. Quel réactif identifie les ions chlorure ?
✔ Réponse : le nitrate d'argent
Le nitrate d'argent donne avec les ions Cl⁻ un précipité blanc de chlorure d'argent qui noircit à la lumière ; la soude sert à identifier les ions métalliques.
9. La soude donne un précipité bleu avec les ions …
✔ Réponse : cuivre Cu²⁺
Le précipité bleu est l'hydroxyde de cuivre ; avec Fe²⁺ il est vert et avec Fe³⁺ couleur rouille, ce qui permet de distinguer ces ions.
10. L'acidité d'une solution est due à un excès d'ions …
✔ Réponse : hydrogène H⁺
Plus il y a d'ions H⁺ par rapport aux ions HO⁻, plus le pH est bas ; l'acide chlorhydrique, par exemple, contient des ions H⁺ et Cl⁻.
11. Si on dilue une solution de pH 2 avec de l'eau, son pH …
✔ Réponse : augmente en se rapprochant de 7
La dilution réduit la concentration en ions H⁺, donc l'acidité baisse et le pH monte, sans jamais dépasser 7 : la solution reste acide.
12. Quelle précaution prend-on avec une solution de pH 13 ?
✔ Réponse : lunettes et gants, elle est corrosive
Une solution très basique (comme une très acide) attaque la peau et les yeux ; la soude concentrée ou le déboucheur de canalisations sont dans ce cas.
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