IV.2.Réponse correcte à partir du savoir savant

La situation B a pour but d’interpréter l’évolution d’un système chimique suite à une perturbation (ajout d’une solution de soude). On demande alors aux étudiants d’interpréter l’évolution du système à l’aide du diagramme potentiel-pH.

La première question vise à déterminer les produits de la réaction d’iodure de potassium et de la solution ferrique. L’identification des produits résulte des observations expérimentales (coloration brune de l’iode) décrites dans la partie « mode opératoire ». Les produits résultant de la réaction sont : I₂ et Fe2+ .

L’obtention de ces produits peut être confirmée par l’écriture de l’équation de la réaction :

Pour répondre à la deuxième question, les étudiants doivent déterminer l’équation de la réaction en se référant aux observations expérimentales. En s’appuyant sur cette équation, ils peuvent raisonner par le modèle de Nernst.

En raisonnant par ce modèle, la comparaison des potentiels des couples mis en jeu se présente de la manière suivante:

Pour répondre à la troisième question, les étudiants doivent faire recours à l’équation de la réaction pour déterminer la nature du précipité :

Le but de la quatrième question est de voir comment les apprenants vont interpréter le virage de la couleur du précipité vert suite à l’agitation des deux phases aqueuse et organique. Pour fournir une réponse correcte, les étudiants doivent identifier les entités mises en jeu et par la suite prévoir l’évolution du système en fonction du modèle graphique E-pH. Cependant l’identification des entités peut poser certaines difficultés et les étudiants doivent se rendre compte que l’agitation des deux phases a mis en jeu l’iode I₂.

D’après cette quatrième question les étudiants doivent se baser sur le diagramme potentiel pH ; nous nous proposons de voir comment les étudiants raisonnent quand ils sont devant deux variables E et pH. A partir du diagramme, les étudiants doivent établir le lien entre les variables E et pH et arriver à la constatation qu’en milieu basique, l’iode (I2) peut oxyder le fer (II) selon l’équation :

• Activités des étudiants :

Pour la première question, les étudiants doivent faire le lien entre les évènements perceptibles: changement de couleur avec la nature de l’entité qui apparaît en solution ; il s’agit du lien (E, o) représenté par (1, 2). Aussi les étudiants devront associer les observations expérimentales à la réaction chimique qui se déroule ; il s’agit du lien (E, é) représenté par (1, 3). Pour comparer les potentiels des couples mis en jeu lors de la réaction, les étudiants doivent partir de l’équation de la réaction pour l’interpréter avec le modèle de Nernst ; il s’agit du lien (é, Mch) représenté par le lien (3, 4). L’usage de l’équation de Nernst permet alors de comparer les potentiels des couples mis en jeu ; lien (Mch, G) représenté par (4, 5)

Concernant la troisième question, les étudiants doivent avoir recours à l’équation de la réaction pour déterminer la nature du précipité ; il s’agit du lien (é, o) représenté par (3, 2)

Pour répondre à la quatrième question, les étudiants doivent relier l’agitation des deux phases et le changement de couleur à l’introduction de l’iode dans la solution ; il s’agit du lien (E, E, o) représenté par (1, 6, 2). Après avoir identifié les entités et les couples présents, les étudiants doivent se référer au diagramme potentiel-pH ; il s’agit du lien : (o, Mgr) représenté par (2, 7). Les étudiants doivent se baser sur le diagramme potentiel pH, pour constater qu’en milieu basique l’iode peut oxyder le fer (II) ; il s’agit du lien (p, é) représenté par (8, 3).

Nous pouvons représenter les réponses attendues selon le savoir savant comme suit :

D’après l’analyse a priori nous remarquons que l’activité de l’étudiant est centrée sur le modèle de Nernst qui occupe un rôle principal dans l’interprétation de l’évolution du système oxydoréducteur.