IV.Analyse de la situation

Nous rappelons que les deux premières questions posées aux étudiants sont :

1) Quelles sont les observations qu’on peut faire après l’addition de la solution d’iodure de potassium à la solution ferrique ?

2) Que peut-on dire des potentiels des couples mis en jeu lors de cette expérience ? On justifiera la réponse en utilisant les observations expérimentales.

La première question suppose que les étudiants soient capables de faire la liste des objet-évènements perceptibles. La deuxième question suppose que les étudiants soient capables de faire la liste des objets reconstruits qui sont les réactifs et les couples correspondants, et aussi de leur faire correspondre des grandeurs qui sont les potentiels. D’après le savoir savant, ces potentiels ne peuvent être déduits et comparés que grâce au modèle de Nernst. La deuxième question a donc pour objectif de vérifier si l’élève définit et compare les potentiels à partir du modèle de Nernst ou s’il s’appuie automatiquement sur le modèle des potentiels de références.

En se référant à une réponse correcte, nous nous attendons que les étudiants prennent en compte les objets reconstruits Fe3+/ Fe2+etI₂/ I- et qu’ils trouvent l’événement reconstruit qui est la réaction chimique aboutissant à la formation du iode I₂ et des ions Fe2+.

La formation de I₂ est détectée par la coloration brune de l’iode ce qui confirme bien que la réaction représentée ci-dessus a eu lieu. A l’état initial, les potentiels de Nernst de chaque couple sont donc tels que

Nous faisons l’hypothèse (l’analyse la vérifiera) que des étudiants vont appliquer le modèle des potentiels de référence pour déduire l’ordre des potentiels.

La troisième question de cette situation, demande aux étudiants d’identifier l’hydroxyde vert qui précipite suite à l’addition de la soude. L’identification de cet hydroxyde peut être déduite de l’écriture de l’équation de la réaction suivante :

La quatrième question demande à l’étudiant d’interpréter, à l’aide du diagramme potentiel-pH, l’effet de l’agitation qui conduit à la formation d’un nouveau précipité rouille. En fait, l’agitation fait entrer en jeu l’iode I₂ qui était dans la phaseéthérée. En présence de I₂ et des ions hydroxyde OH- provenant de la soude, c’est-à-dire en milieu fortement basique, le diagramme potentiel-pH permet de prévoir que la réaction suivante se déroule:

Cette réponse correcte montre que les étudiants doivent mettre en relation un évènement perceptible, l’agitation, avec la mise en contact de I₂ avec Fe(OH)₂. Par la suite les étudiants doivent établir le lien entre ces objets reconstruits et le modèle graphique (le diagramme potentiel-pH). Nous prévoyons que les étudiants auront des difficultés à relier la formation du précipité rouille à la présence de I₂ qu’ils ne vont pas détecter. Nous pensons que certains étudiants n’arriverons pas à relier l’évolution du système oxydoréducteur avec les entités et les couples présents et ne vont pas non plus traduire les perturbations apportées au système à l’aide du diagramme potentiel-pH.

Pour analyser l’activité cognitive de l’étudiant lors de la situation B, nous nous proposons de voir les niveaux de modélisation auxquels chaque étudiant a recours et les liens établis entre ces niveaux, pour justifier et argumenter l’évolution d’un système chimique. Nous nous proposons aussi de voir si ces mêmes niveaux théoriques apparaissent quand les étudiants prévoient ou interprètent.