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Démarche d'investigation en 3ème
Une explosion surprenante
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 hclfe.doc (84 Ko)

Notion abordée :

Réaction des acides sur les métaux

Prérequis :

- Acidité des solutions

- Formule chimique de l'acide chlorhydrique

- Test des ions avec l'hydroxyde de sodium

- Manipulation des acides et des bases (Sécurité)

Objectifs :

- Découvrir l'action de l'acide chlorhydrique sur différents métaux.

- Mettre en oeuvre un protocole expérimental.

- Réinvestir le test sur les ions ( hydroxyde de sodium).

Étapes de la démarche :  

Situation de départ : un article de journal (la suite)

Rappel des faits 

Samedi dernier l’employé M Dédépasdechance de l’entreprise Y a qu’à tout stocker a été victime d’une explosion spectaculaire de l’entrepôt nord où sont stockés divers métaux. De plus, des réservoirs contenant de l’acide chlorhydrique emmagasinés dans l’entrepôt voisin auraient été mal « calés » et auraient pu tomber et se briser.

Le liquide corrosif aurait pu ruisseler dans l’entrepôt des métaux. Ce fait signalé le jour-même au directeur ne l’aurait pas inquiété. Il aurait refusé de faire repositionner correctement les réservoirs d’acide. En réalité, un des employés nous a confié que le directeur aurait dû payer des heures supplémentaires afin de remettre tout cela en ordre.

La police scientifique chargée de l’affaire aurait réalisé en laboratoire plusieurs tests afin de vérifier si ces différentes  substances mises en présence peuvent provoquer une telle explosion. Les conclusions de ces tests sont très gênantes pour le directeur : l’acide chlorhydrique réagit vivement avec certains métaux, produisant un gaz explosif.

L’avocat de l’entreprise, maître Défendmoi, certifie que ces tests ne peuvent en aucun cas être reçus comme une preuve fiable devant un tribunal.

Mais la police scientifique n’a pas dit son dernier mot et a effectué des prélèvements d’un liquide se trouvant dans l’entrepôt détruit par l’explosion afin de l’analyser. Le nom de ce liquide permettra de prouver que cette explosion est bien due à l’action de l’acide sur certains des métaux entreposés.

 


Déroulement de la séquence :

Cette partie intervient après avoir fait le bilan de l'action de l'acide chlorhydrique sur les métaux.

Les élèves ont donc écrit dans leur cours l'équation bilan de cette réaction dans le cas du fer.

C'est un pré requis pour la suite.

  • Un élève lit le texte

  • Les élèves établissent un protocole

  • Ils réalisent l'expérience et concluent

Remarques :

Le professeur présente dans un bécher un liquide contenant des ions Fe2+. Il explique que c'est le liquide retrouvé sur les lieux de l'explosion. Les élèves doivent utiliser l'hydroxyde de sodium pour prouver qu'il s'est formé des ions Fe2+ et donc que l'attaque de l'acide sur le fer a bien eu lieu.

2ème partie

Situation de départ : un article de journal


 

 

Une violente explosion est survenue hier au soir dans un entrepôt de matériaux métalliques causant quelques blessures à un employé de l’entreprise.

M Dédépasdechance, la victime de cet accident, est chargé de vérifier en fin de journée si le matériel est correctement rangé et de noter tout ce qui lui semble être anormal avant de fermer les locaux pour la nuit.

Le drame aurait eu lieu lorsque l’employé aurait voulu visiter le dernier entrepôt où sont stockés plusieurs types de métaux. D‘après son témoignage, l’explosion est survenue lorsqu’il a actionné l’interrupteur de la lumière afin qu’il puisse y voir plus clair : <<  Dès que j’ai appuyé sur le bouton, j’ai été soufflé par l’explosion ! Les murs ont vibré dans un fracas d’enfer !!! J’ai eu la trouille de ma vie >>

Heureusement, M Dédépasdechance s’en sort avec un bon mal de crâne et quelques côtes fêlées. Le directeur de l’entreprise n’explique pas encore l’origine de cet accident : << C’est incompréhensible. Dans ce local seuls des métaux inoffensifs sont stockés : du cuivre, du zinc, du fer et de l’aluminium >>. La commission de sécurité chargée de faire la lumière sur l’origine de l’explosion aurait retrouvé sur les lieux le carnet de M Dédépasdechance où sont notées ses diverses observations. L'employé aurait signalé, il a plusieurs semaines, que plusieurs bidons d’acide chlorhydrique dans le local voisin de celui des métaux étaient très mal << calés >> et risquaient alors de tomber et de se briser. Les inspecteurs exploitent pour l’instant cette piste. Le directeur interrogé sur ce fait a répondu : << Que de bêtises de la part de ces inspecteurs ! l’acide chlorhydrique n’est pas un liquide explosif ! >>. L'enquête se poursuit et nous restons à l’écoute des dernières nouvelles.

 

Déroulement de la séquence :

  • Un élève lit le texte

  • Le professeur demande aux élèves leurs avis

  • Les groupes cherchent une explication sur leur feuille de travail

  • Ils réalisent l'expérience et concluent.

  • Le professeur fait noter dans le cours l'équation bilan de l'action de l'acide chlorhydrique sur le fer.

Remarques : Il n'y a volontairement pas de questions sur le sujet élève. Ayant testé cette démarche, il apparaît que les élèves cherchent spontanément à expliquer l'origine de cette explosion.

Ensuite, plusieurs possibilités. Pour ma part, j'ai éliminé plusieurs hypothèses lors de la phase de mise en commun des idées.

 

Les idées les plus courantes:

  • C'est le contact de l'électricité avec l'acide qui a provoqué l'explosion

  • C'est l'électricité au contact des métaux qui a provoqué l'explosion

  • L'acide a explosé avec une étincelle provoquée par l'interrupteur

  • L'acide a réagit avec les métaux et cela a provoqué une explosion

  • L'acide a réagit avec les métaux et cela a libéré un gaz explosif qui a explosé à cause de l'étincelle produite par l'interrupteur

Pour aider les élèves, on peut leur demander à quoi sont généralement dues les explosions dans les habitations. Ils savent généralement

qu'un interrupteur peut provoquer l'explosion d'une maison si le gaz est resté ouvert.

Il est possible après cette phase de recherche, d'établir un protocole avec les élèves ( tous font la même expérience ). Ils arriveront donc tous

à reproduire la petite déflagration due au dihydrogène.

Pour conclure, le professeur peut préparer de son coté un mélange (O2 - H2 ) dans une petite bouteille plastique de manière à reproduire une vraie détonation.

1ère partie

Jérome ROCHE - Groupe de secteur SENS || Février 2007