Escape the classroom : explorer les réactions colorées

Article écrit par : Adrian Allan
Première mise en ligne le 16 août 2020

Traduction de Mezhoura Chikhi, avec l’aimable autorisation d’Adrian Allan.

Les élèves explorent, grâce aux énigmes détaillées dans cet article [1], les réactions avec un changement de couleur.

Vous devrez soit écrire le code sur un morceau de carte avec un stylo surligneur, soit l’imprimer dans la bonne couleur pour être masqué par la solution. Ensuite, collez la carte sous un bécher. Cela peut prendre quelques essais et erreurs pour obtenir la bonne couleur, le volume et la concentration de solution pour masquer le code.

Si vous utilisez l’indicateur de pH pour masquer un code, vous aurez besoin de plus de gouttes d’indicateur que vous n’en utiliseriez normalement pour un titrage pour obtenir la solution suffisamment sombre.

Là encore, un indice est donné aux élèves pour les guider. Ils ont été volontairement laissés ici en anglais.

Énigme 1 : énigme effervescente

Écrivez le code dans un surligneur rose clair. Ajoutez de l’acide chlorhydrique à 0,1 mol/L et du méthylorange dans un bécher, ce qui donnera une couleur rose foncé et masquera le code.

Fournissez aux élèves quatre solides blancs : le bicarbonate de soude dont ils ont besoin et trois autres, comme le sel, le sucre et l’acide citrique, afin qu’ils comprennent que seul le bicarbonate réagira avec l’acide.

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Lorsque les élèves ajoutent une spatule de bicarbonate de soude dans le bécher, la solution produira du dioxyde de carbone, pétillera et rendra l’indicateur jaune, ce qui révélera le code caché. Veillez à ce que les élèves n’ajoutent pas trop de solide car une solution saturée trouble obscurcira le code.

Énigme 2 : réaction redox

Écrivez le code en rose. Ajouter une solution acidifiée de permanganate de potassium (0,001 mol/L) dans un bécher et la couleur violette masquera le code.

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Demandez aux élèves d’ajouter du sulfate de fer (II) solide ou quelques millilitres d’une solution de sulfate de fer à 10% dans le bécher ; cela réduira les ions permanganate en ions manganèse et rendra la solution incolore, révélant le code.

Vous pouvez effectuer une réaction similaire en utilisant des bâtons de rhubarbe, qui contiennent de l’acide oxalique qui peut réduire et décolorer la solution de permanganate de potassium. L’activité peut être utilisée pour montrer aux élèves comment la vitesse de réaction est affectée par la surface ou la concentration

Énigme 3 : vitamine C

Écrivez le code en bleu foncé. Ajouter quelques gouttes de diiode et une solution d’amidon à 1% dans un bécher d’eau jusqu’à ce que le complexe bleu-noir diiode-amidon obscurcisse l’écriture.

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Pour résoudre l’énigme, les élèves doivent ajouter de la vitamine C sous forme solide ou en solution (également appelée acide ascorbique). Lorsque la vitamine C a réduit toutes les molécules de diiode en ions iodure, la solution deviendra incolore.

Au lieu de la vitamine C, les élèves peuvent utiliser le jus d’une orange. Ils peuvent avoir besoin de filtrer le jus car le jus non filtré peut rendre la solution trop trouble pour voir le code. Si vous fournissez des indices sur d’autres fruits et légumes, les élèves peuvent déterminer celui dont ils ont besoin pour extraire le jus pour provoquer le changement de couleur.

Vous pouvez proposer ensuite aux élèves une activité pour comparer les niveaux de vitamine C dans les jus et/ou les aliments.

Énigme 4 : une énigme qui sème la confusion

Versez une solution d’hydroxyde de sodium 0,1 mol/L dans un bécher et ajoutez quelques gouttes de phénolphtaléine pour donner une couleur rose, qui masquera le code écrit en dessous en rose.

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Les élèves peuvent ajouter de l’acide chlorhydrique 0,1 mol/L pour neutraliser l’hydroxyde de sodium et la phénolphtaléine deviendra incolore, révélant le code.
Vous pouvez fournir de l’eau, une solution saline et une solution de carbonate de sodium en plus de l’acide chlorhydrique déjà disponible. Ne fournissez que de petits volumes de solution, sinon le code pourrait être révélé par dilution avec la solution incorrecte plutôt que par réaction chimique.

Énigme 5 : teaser pour aborder les titrages

Versez de l’acide chlorhydrique 0,1 mol/L et 5 à 10 gouttes d’indicateur de rouge de méthyle et de phénolphtaléine dans un bécher. Cela donnera une couleur rouge rosé qui masquera un code écrit au stylo surligneur rose.

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Les élèves doivent ajouter avec précaution de l’hydroxyde de sodium 0,1 mol/L provenant d’une burette ou d’un compte-gouttes. Cela demande de la patience et de la dextérité ; si trop d’hydroxyde de sodium est ajouté, le point final peut être oublié et le code n’apparaîtra pas.

Une fois ajouté, l’hydroxyde de sodium commencera à neutraliser l’acide et à augmenter le pH. Lorsque le pH atteint 4,4, le rouge de méthyle dans la solution passera à une couleur jaune orangé et le code rose sera visible.

La phénolphtaléine dans la solution restera incolore jusqu’à ce que le pH atteigne 8,2 : alors la solution deviendra rose et masquera à nouveau le code. Vous pouvez fournir de l’acide chlorhydrique 0,1 mol/L, des pipettes et du papier pH afin que les élèves puissent surveiller s’ils ont ajouté trop d’acide ou de base et ajuster le pH en conséquence pour voir le code.

[1Retrouvez tous les articles d’Adrian Allan via cet article : De la chimie dans vos escape games.