Plan de leçon | Plan de leçon Tradisional | Équilibre: Produit de solubilité

Objectifs

Durée: 10 à 15 minutes

Cette première partie a pour but d’exposer clairement les objectifs de la séance. Elle permet de capter l’attention des élèves et de les préparer aux notions et calculs qu’ils aborderont. En mettant en avant l’intérêt du sujet et ses applications théoriques et pratiques, les élèves comprennent mieux l’enjeu de cette matière.

Objectifs Utama:

1. Saisir le concept du produit de solubilité (Ksp).

2. Apprendre à déterminer le Ksp pour divers sels.

3. Comprendre l’impact de l’ion commun sur la solubilité des sels.

Introduction

Durée: 10 à 15 minutes

Cette phase introductive vise à offrir un contexte pratique au sujet, afin de susciter l’intérêt des élèves dès le début. En partageant des exemples du quotidien et des anecdotes captivantes, on prépare le terrain pour un apprentissage plus approfondi et interactif.

Le saviez-vous ?

Êtes-vous au courant que la maîtrise de la solubilité joue un rôle clé dans l’industrie ? Dans l’exploitation minière, par exemple, le principe du produit de solubilité est exploité pour précipiter les métaux précieux à partir de solutions aqueuses. De même, dans le traitement de l’eau, contrôler la solubilité des sels est indispensable pour prévenir la formation de tartre dans les tuyaux et les équipements.

Contextualisation

Pour démarrer la séance sur le produit de solubilité (Ksp), il est important de relier ce concept à des situations concrètes. Par exemple, on peut évoquer la dissolution du sel dans l’eau en cuisine ou encore l’apparition de dépôts de calcium dans les canalisations. Ces exemples illustrent comment certaines substances se dissolvent plus facilement que d’autres, conduisant à la formation de solutions saturées où un excès de soluté se manifeste sous forme solide.

Concepts

Durée: 50 à 60 minutes

Cette partie vise à approfondir la compréhension du produit de solubilité (Ksp) en détaillant les notions théoriques et les méthodes de calcul. À travers des exemples concrets, l’objectif est de permettre aux élèves de résoudre efficacement des problèmes liés à la solubilité et à l’effet de l’ion commun. Les questions posées viendront consolider leur apprentissage et vérifier leur assimilation des concepts abordés.

Sujets pertinents

1. Concept de Produit de Solubilité (Ksp) : Le produit de solubilité est une constante d'équilibre caractéristique des sels faiblement solubles. Il se définit par la multiplication des concentrations ioniques, chacune étant élevée à la puissance de son coefficient stœchiométrique dans l’équation de dissolution.

2. Calcul du Produit de Solubilité : Décrivez pas à pas comment déterminer le Ksp en s’appuyant sur un exemple concret. Par exemple, pour le sel AgCl (chlorure d'argent), dont l’équation de dissolution est : AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq), le Ksp se calcule en multipliant les concentrations de Ag⁺ et de Cl⁻.

3. Effet de l'Ion Commun : Expliquez comment la présence d’un ion commun peut influencer la solubilité d’un sel. Utilisez l’exemple de l’ajout de NaCl dans une solution saturée de AgCl pour montrer que l’augmentation de la concentration en Cl⁻ conduit, selon le principe de Le Chatelier, à une diminution de la solubilité d’AgCl.

Pour renforcer l'apprentissage

1. Calculez le Ksp du sel PbI₂, sachant que la concentration de Pb²⁺ dans une solution saturée est de 1,3 x 10⁻³ M et que celle de I⁻ est deux fois supérieure.

2. Un chimiste ajoute du Na₂SO₄ à une solution saturée de BaSO₄. Expliquez comment l’effet de l’ion commun modifie la solubilité de BaSO₄ dans ce contexte.

3. Déterminez la solubilité molaire de Ag₂CO₃ dans de l’eau pure, compte tenu d’un Ksp de 8,1 x 10⁻¹².

Retour

Durée: 20 à 25 minutes

Cette phase permet de réviser et d’approfondir les notions abordées. Elle assure que chaque élève a bien assimilé les réponses aux questions discutées. Par ailleurs, les échanges favorisent une participation active et stimulent la réflexion sur les applications pratiques du produit de solubilité et de l’effet de l’ion commun.

Diskusi Concepts

1. Expliquez la démarche pour résoudre la question sur le Ksp du sel PbI₂. Étape par étape : en considérant que la concentration de Pb²⁺ est de 1,3 x 10⁻³ M et celle de I⁻, le double soit 2,6 x 10⁻³ M, le Ksp se calcule avec l'expression Ksp = [Pb²⁺] x [I⁻]². En remplaçant, on obtient Ksp = (1,3 x 10⁻³) x (2,6 x 10⁻³)², soit environ 8,8 x 10⁻⁹. 2. Décrivez l'influence de l'ion commun sur la solubilité de BaSO₄ lors de l'ajout de Na₂SO₄. Explication : l’ajout de Na₂SO₄ augmente la concentration de SO₄²⁻, ce qui, par effet de Le Chatelier, entraîne une baisse de la solubilité de BaSO₄ et favorise sa précipitation. 3. Calculez la solubilité molaire de Ag₂CO₃ dans l’eau pure en appliquant l’équation de dissolution : Ag₂CO₃(s) ⇌ 2Ag⁺(aq) + CO₃²⁻(aq). Si l’on note 's' la solubilité, alors [Ag⁺] = 2s et [CO₃²⁻] = s. On a ainsi Ksp = (2s)² x s = 4s³. En résolvant l’équation 4s³ = 8,1 x 10⁻¹², on trouve s = ∛(8,1 x 10⁻¹² / 4) ≈ 1,26 x 10⁻⁴ M.

Engager les étudiants

1. Interrogez les élèves : Pourquoi l’ajout d’un ion commun réduit-il la solubilité d’un sel ? En quoi ce mécanisme peut-il être exploité dans l’industrie ? 2. Demandez-leur d’envisager comment la connaissance du Ksp peut contribuer à la purification de l’eau. 3. Encouragez la discussion autour des autres facteurs pouvant modifier la solubilité, comme l’influence de la température ou la présence d’autres composés en solution. 4. Question : Avez-vous déjà observé la formation de dépôts dans des canalisations ou sur une bouilloire ? Comment le concept de produit de solubilité se retrouve-t-il dans ces situations du quotidien ?

Conclusion

Durée: 10 à 15 minutes

L’objectif de cette phase est de récapituler et renforcer les notions clés abordées, assurant ainsi une compréhension claire des concepts. En soulignant la pertinence pratique du sujet, on montre aux élèves comment ces connaissances se retrouvent dans le quotidien et dans l’industrie.

Résumé

["Produit de Solubilité (Ksp) : Une constante d'équilibre caractéristique des sels peu solubles.", 'Méthode de calcul du Ksp : Multiplication des concentrations ioniques dans une solution saturée, chacune portée à son coefficient stœchiométrique.', "Effet de l'Ion Commun : L’augmentation de la concentration d’un ion commun entraîne une baisse de la solubilité du sel, conformément au principe de Le Chatelier."]

Connexion

La séance a su allier théorie et pratique en s’appuyant sur des exemples du quotidien, comme la dissolution du sel en cuisine ou la formation de dépôts dans les canalisations. Des applications industrielles, telles que l’exploitation minière ou le traitement de l’eau, ont également été évoquées pour souligner l’importance du contrôle de la solubilité.

Pertinence du thème

Ce thème est essentiel dans la vie de tous les jours. Comprendre le produit de solubilité permet d’expliquer des phénomènes courants, comme le tartre dans les tuyaux, et revêt une importance capitale dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans la purification des métaux et le traitement de l’eau.