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Bonsoir, cela fait 3h00 que je m'arrache les cheveux pour un exercice de Physique Chimie. Pouvez vous m'aider, même si je sais qu'il est très tard.

Énoncé : la pièce de 5 centime d'euro, de masse m = 3,92 g est composée d'un cœur en acier (constitué essentiellement de fer et de carbone) recouvert de cuivre. On souhaite déterminer la proportion massique du cuivre d'une telle pièces par une méthode spectrophotométrique.

Doc. 1 : le cuivre de masse molaire m = 63,5 grammes par MOL est un métal qui réagit totalement avec l'acide nitrique selon la réaction d'équation 3CU + (8H+) + (2NO3 -) --> (3 Cu2+) + 4H2O + 2NO

DOC 2 : une pièce de 5 centime et déposer dans un erlenmeyer dans lequel est versé une solution de concentration en quantité c'est égal 7 mol/L d'acide nitrique. La pièce est alors assez vite oxydée. La solution est obtenue est intégralement transféré dans une fiole jaugée de 100 mL complétée avec de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Cette solution S contient l'ion cuivre (II)
ainsi que l'ion cuivre (III) provenant de la réaction entre l'acide nitrique et le fer du centre en acier de la pièce.

Question :
1) Montrer la conservation de chaque élément chimique dans l'équation ajuster proposé.
2) Ecrire les deux demi équation des couples (Cu2+)/ Cu et (NO3-) /NO et retrouver l'équation de réaction ajustée entre le métal de cuivre et l'acide nitrique.

3) Exprimer puis calculer le volume minimal de la solution d'acide nitrique qui doit être introduit dans l'erlenmeyer afin de transformer tout le cuivre.

Sagot :

Réponse :

Explications :

Avant toute chose, l"ion Cu³⁺ n'existe pas, je pense qu'il s'agit plutôt de Fe³⁺.

Question 1

L'équation chimique qui décrit l'attaque du cuivre par l'acide nitrique est donnée:

3 Cu + 8 H⁺ + 2 NO₃⁻ → 3 Cu²⁺ + 4 H₂O + 2 NO

à gauche, j'ai 3 atomes de cuivre, 8 hydrogènes,2 azotes et 6 oxygènes ainsi (8-2 ) = 6 charges électriques positives

à droite j'ai bien le même nombre d'atomes des différents éléments chimiques ainsi que mes 6 charges positives, j'ai donc bien conservation de la matière et conservation de la charge électrique.

Question 2

Demi-réactions:

Cu  →  Cu²⁺ + 2 e⁻   (1)

4 H⁺ + 3e⁻ + NO₃⁻ →  2 H₂O +  NO  (2)

Il faut avoir le même nombre d'électrons échangés au cours de la réaction d'oxydo-réduction. Je dois donc multiplier (1) par 3 et (2) par 2 pour avoir 6 électrons échangés

3 Cu  →  3 Cu²⁺ + 6 e⁻

8 H⁺ + 6e⁻ + 2 NO₃⁻ →  4 H₂O + 2 NO

3 Cu + 8 H⁺ + 2 NO₃⁻ → 3 Cu²⁺ + 4 H₂O + 2 NO

Question 3

Pour attaquer complètement le cuivre, on peut supposer que cette pièce est totalement constituée de ce métal (l'énoncé ne disant rien de plus...)

Donc, je calcule le nombre de mole de cuivre

n = 3.92/63.5 = 6.2*10⁻² mol de Cu

3 mol de Cu réagissent avec 2 mol d'acide nitrique selon l'équation

donc n d'acide = 2/3 n Cu = 4.1* 10⁻² mol d'acide nitrique.

Cette quantité d'acide se trouve dans un volume de 100 ml de solution, c'est la quantité qu'il faut prélever à partir de la solution à 7 mol/L en acide nitrique

Je peux écrire que 7 * V = 0.041 (7*v étant bien un nombre de mol puisque 7 est une concentration c'est-à-dire dont les unités sont des mol/L)

V= 0.042/ 7 = 5.9*10⁻³ L soit 5.9 ml ...environ 6 ml

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