Résolution de problème
Posté : mar. 29 mars 2016 21:46
Bonjour !
J'ai une résolution de problème à faire et je ne suis pas sûre quant à la démarche à suivre...
Voici l'énoncé :
Quelle sera la couleur du filtrat obtenu ?
L'expérience :
Dans un erlenmeyer, on fait réagir 2,0 g de fer en poudre avec un volume V=30 mL de solution de sulfate de cuivre (\(Cu^{2+}\)(aq) + \(\ SO^{2-}_{4}\)(aq)) de concentration C=0,10 mol.\(L^{-1}\). On mélange pendant quelques minutes. La réaction est alors terminée. On filtre le mélange.
Les masses molaires :
M(S)=32,1 g.\(mol^{-1}\)
M(Fe)=55,8 g.\(mol^{-1}\)
M(O)=16,0 g.\(mol^{-1}\)
M(Cu)=63,5 g.\(mol^{-1}\)
Info 1 :
Les ions cuivre (II) \(Cu^{2+}\) colorent en bleu les solutions qui les contiennent, les ions sulfate \(\ SO^{2-}_{4}\) sont incolores. Les ions fer II \(\ Fe^{2+}\) colorent légèrement les solutions qui les contiennent en vert.
Info 2 :
Le fer (Fe) en poudre est constitué de particules grises, les cuivre métallique est de couleur rouge brique.
Info 3 :
Les ions \(\ SO^{2-}_{4}\) sont très souvent spectateurs. Les ions cuivre (II) réagissent avec le fer pour donner du cuivre et des ions fer II.
Pour commencer j'ai reformulé la problématique en demandant quels ions contenait la solution à la fin de la réaction afin d'en déduire sa couleur.
Ensuite j'ai pensé faire un tableau d'avancement. J'ai donc trouvé l'équation de la réaction : \(\ Cu^{2+}\) + Fe --> Cu + \(\ Fe^{2+}\), puis calculé les quantités de matière initiales d'ions cuivre et d'atomes de fer :
n0(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 2,0/55,8 = 0,036 mol = 0,36 mmol
n0(\(\ Cu^{2+}\)) = C * V = 0,10 * 30 = 3,0 mmol
A partir de ça j'ai fait mon tableau d'avancement, j'ai ensuite formulé des hypothèses afin de trouver le réactif limitant :
Si \(\ Cu^{2+}\) est le réactif limitant alors 3,0 - xmax = 0 et xmax = 3,0 mmol
Si Fe est le réactif limitant alors 0,36 - xmax = et xmax = 0,36 mmol
3,0 > 0,36, ainsi Fe est le réactif limitant et xmax = 0,36 mmol.
Après, j'ai calculé les quantités de matière finales :
nf(\(\ Cu^{2+}\)) = 3,0 - xmax = 2,64 mmol
nf(Fe) = 0,36 - xmax = 0 mmol
nf(Cu) = xmax = 0,36 mmol
nf(\(\ Fe^{2+}\)) = xmax = 0,36 mmol
Après avoir filtré le mélange, les ions cuivre qui ont été formés ne sont plus présents dans le filtrat. Nous avons donc une solutions d'ions fer II et cuivre II, cependant il y a plus d'ions fer que cuivre. J'en déduis alors que la solution obtenue est plutôt bleue, tirant vers le vert, c'est-à-dire cyan.
Pour finir il ne me manque plus que le regard critique à faire.
Pouvez-vous donc vérifier ce que j'ai fait et me dire si mon cheminement est cohérent ?
Merci d'avance et bonne soirée,
Maya
J'ai une résolution de problème à faire et je ne suis pas sûre quant à la démarche à suivre...
Voici l'énoncé :
Quelle sera la couleur du filtrat obtenu ?
L'expérience :
Dans un erlenmeyer, on fait réagir 2,0 g de fer en poudre avec un volume V=30 mL de solution de sulfate de cuivre (\(Cu^{2+}\)(aq) + \(\ SO^{2-}_{4}\)(aq)) de concentration C=0,10 mol.\(L^{-1}\). On mélange pendant quelques minutes. La réaction est alors terminée. On filtre le mélange.
Les masses molaires :
M(S)=32,1 g.\(mol^{-1}\)
M(Fe)=55,8 g.\(mol^{-1}\)
M(O)=16,0 g.\(mol^{-1}\)
M(Cu)=63,5 g.\(mol^{-1}\)
Info 1 :
Les ions cuivre (II) \(Cu^{2+}\) colorent en bleu les solutions qui les contiennent, les ions sulfate \(\ SO^{2-}_{4}\) sont incolores. Les ions fer II \(\ Fe^{2+}\) colorent légèrement les solutions qui les contiennent en vert.
Info 2 :
Le fer (Fe) en poudre est constitué de particules grises, les cuivre métallique est de couleur rouge brique.
Info 3 :
Les ions \(\ SO^{2-}_{4}\) sont très souvent spectateurs. Les ions cuivre (II) réagissent avec le fer pour donner du cuivre et des ions fer II.
Pour commencer j'ai reformulé la problématique en demandant quels ions contenait la solution à la fin de la réaction afin d'en déduire sa couleur.
Ensuite j'ai pensé faire un tableau d'avancement. J'ai donc trouvé l'équation de la réaction : \(\ Cu^{2+}\) + Fe --> Cu + \(\ Fe^{2+}\), puis calculé les quantités de matière initiales d'ions cuivre et d'atomes de fer :
n0(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 2,0/55,8 = 0,036 mol = 0,36 mmol
n0(\(\ Cu^{2+}\)) = C * V = 0,10 * 30 = 3,0 mmol
A partir de ça j'ai fait mon tableau d'avancement, j'ai ensuite formulé des hypothèses afin de trouver le réactif limitant :
Si \(\ Cu^{2+}\) est le réactif limitant alors 3,0 - xmax = 0 et xmax = 3,0 mmol
Si Fe est le réactif limitant alors 0,36 - xmax = et xmax = 0,36 mmol
3,0 > 0,36, ainsi Fe est le réactif limitant et xmax = 0,36 mmol.
Après, j'ai calculé les quantités de matière finales :
nf(\(\ Cu^{2+}\)) = 3,0 - xmax = 2,64 mmol
nf(Fe) = 0,36 - xmax = 0 mmol
nf(Cu) = xmax = 0,36 mmol
nf(\(\ Fe^{2+}\)) = xmax = 0,36 mmol
Après avoir filtré le mélange, les ions cuivre qui ont été formés ne sont plus présents dans le filtrat. Nous avons donc une solutions d'ions fer II et cuivre II, cependant il y a plus d'ions fer que cuivre. J'en déduis alors que la solution obtenue est plutôt bleue, tirant vers le vert, c'est-à-dire cyan.
Pour finir il ne me manque plus que le regard critique à faire.
Pouvez-vous donc vérifier ce que j'ai fait et me dire si mon cheminement est cohérent ?
Merci d'avance et bonne soirée,
Maya