Eau forte et gravure

[Victor, 1ère S]

Bonjour,

J'ai un exercice et j'aurais besoin d'aide svp.
Voici l'énoncé :

Une eau-forte est une gravure obtenue en dessinant sur une plaque de cuivre recouverte d'un vernis protecteur. A l'aide d'une pointe, on met le cuivre à nu : il est alors attaqué par une solution concentrée d'acide nitrique, (H+(aq) + NO3-(aq)). Les couples oxydant / réducteur mis en jeu sont : NO3-(aq)/NO(g) ; Cu2+(aq)/Cu(aq).
Données : Volume molaire de NO(g) : Vm = 24,0 L/mol.

1. Ecrire l'équation chimique de la réaction modélisant la transformation.
NO3 - + 1,5 Cu + 4H+ --> NO + 1,5 Cu2+ + 2 H2O

2. Construire le tableau décrivant l'évolution du système.
Etat | Avancement | NO3 - | + 1,5 Cu | + 4H+ | --> NO |+ 1,5 Cu2+ | + 2 H2O
initial | x = 0 | nNO3- | nCu | nH+ | 0 | 0 | 0
intermédiaire | x
final | xmax | nNO3- - xmax | nCu - 1,5xmax | nH+ - 4xmax | xmax | xmax | xmax

3. Au cours d'une opération de gravure, le volume de monoxyde d'azote (NO) dégagé est de 158 mL. Calculer la quantité de matière de monoxyde d'azote NO formé.
quantité de matière de NO:

158 mL = 158 x 10^-3 L.

nNO VNO / VM = 158 x 10^-3 / 24,0 = 6,58 x 10^-3 mol.

4. En déduire l'avancement maximal et la masse de cuivre qui a réagi.
Je ne vois pas comment faire.

Merci de votre aide.

[SoS(13)]

(Re)Bonsoir Victor,

1. Il est conseillé d'écrire les équations avec des coefficients entiers. Cependant, votre équation est correctement ajustée.
2. L'eau est le solvant donc en large excès (pas de x). Il y a une erreur dans la colonne des ions Cu2+.
3. C'est juste.
4. A l'aide du tableau, vous allez trouver xmax; on ne vous a pas fait calculer n(NO) pour "rien"...
En ce qui concerne la masse de cuivre consommé, il va falloir chercher la quantité consommée, c'est-à-dire la différence entre l'état initial et l'état maximal : consultez à nouveau votre tableau.

Bonne continuation. Si vous réécrivez l'équation, ce que je vous conseille, il faudra modifier le tableau d'avancement.

[Victor, 1ère S]

1. 2NO3 - + 3Cu + 8H+ --> 2NO + 3Cu2+ + 4H2O
2. Etat | Avancement | 2NO3 - | + 3Cu | + 8H+ | --> 2NO |+ 3Cu2+ | + 4H2O
initial | x = 0 | nNO3- | nCu | nH+ | 0 | 0 | excès
intermédiaire | x | nNO3- - 2x | nCu - 3x | nH+ - 8x | 2x | 3x| excès
final | xmax | nNO3- - 2xmax | nCu - 3xmax | nH+ - 8xmax | 2xmax | 3xmax | excès

4. nNO = 2xmax donc 2xmax = 6,58 x 10^-3 donc xmax = (6,58 x 10^-3)/2 = 3,29 x 10^-3 mol.
xmax = 3,29 x 10^-3 mol. : avancement maximal

nCu - 3xmax = 0 donc nCu = 3xmax = 3(3,29 x 10^-3) = 9,87 x 10^-3 mol.
nCu = mCu/M(Cu)
mCu = nCu x M(Cu)= 9,87 x 10 ^-3 x 63,5 = 63,5 g.

C'est bon ? Merci.

Victor

[SoS(13)]

Très bien Victor.
On peut aussi considèrer qu'il reste du cuivre à l'état maximal (ce qui est le cas) et que 3xmax représente la quantité de cuivre qui a réagit.

[Victor, 1ère S]

Merci de votre aide. Je n'ai plus d'autres questions.

Victor