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Problème: nickelage chimique
Bonjour;
J'ai le problème suivant à réaliser et je suis bloqué, pouvez vous m'aider?
Une plaque d'acier peut être protégée contre le corrosion en la recouvrant par une fine couche de nickel métallique , Ni (s).
Le dépôt peut être réalisé par électrolyse ou par réaction chimique comme le propose cet énoncé.
Le dépôt de nickel se fait par réduction des ions nickel (II) Ni2+, par les ions hypophosphite H2PO2- (aq), ceux ci étant oxydés en ion dihydrogénophosphate H2PO4-(aq).
Les deux faces et les quatre bords de la plaque P ont une surface totale de S=425 cm².
Le nickelage est effectué à 25°C en plongeant, le temps nécessaire, la plaque d'acier dans une solution de volume V0=3,00L d'une solution de chlorure de nickel (II), Ni2+ + 2Cl-(aq) à la concentration C en ions nickel (II) et d'hypophosphite de sodium, Na+ (aq) + H2PO2- (aq) à la concentration C' en ions hypophospite.
On souhaite réaliser un dépôt d'une épaisseur e(Ni) = 0,100 mm
DONNÉES :
Masse volumique du nickel
(Ni): =8,92 g.cm-3
Solubilité à 25°C du chlorure de nickel : 2,32 mol.L-1
Solubilité à 25°C de l'hypophosphite de sodium : 2,24 mol.L-1
QUELLES DOIVENT ÊTRE LES VALEURS DE C ET C' POUR RÉALISER CE NICKELAGE?
Aide proposée :
*déterminer la quantité de nickel a déposer
*Relier la quantité de nickel métallique, à celle des ions nickel
*Déterminer la concentration C des ions nickel (II) dans la solution
*Déterminer la concentration C' des ions hypophosphite dans la solution
voici ce que j'ai fait:
1) on recherche n(Ni);
(Ni) = m(Ni)/V et m(Ni) = n*M(Ni),
donc n(Ni) =
(Ni)*V/M(Ni) = 0.65mol
2)comme on cherche la concentration en ions nickel, j'ai ensuite utilisé la demi-équation Ni/ Ni2+,
soit Ni = Ni2+ + 2e-
Or n(Ni) = 0.65mol, donc n(Ni2+) = 0.65mol
3) J'utilise ensuite la relation C = n/V,
donc C(Ni2+) = n(Ni2+)/V0, soit C(Ni2+) = 0.65/3.00 = 0.22mol.L-1
C'est là que je bloque, je n'arrive pas à lier C et C'. Ma prof m'a aiguillé en me conseillant d'utiliser l'équation de la réaction d'oxydoréduction mais je ne voit pas comment cela va m'aider.
Pouvez-vous m'aider, merci
Bonsoir grey96 : masse moléculaire de NaH2PO2 = 88 . masse moléculaire de NiCl2 = 129,71 masse atomique du Ni = 58,71
3 NaH2PO2 + NiCl2 + 3 H2O =======> Ni + 3 NaH2PO3 + 2 HCl + 2 H2 .
a). Quantité total de Ni = 425 cm2 x 0,01 cm = 4,25 cm3 x 8,92 = 37,91g soit 37,91 : 58,71 = 0,646 mol
b). Dans l'équation on voit que 1 mole de NiCl2 ( 129,71g ) vont libérer 58,71g de nickel soit 1 mole . 0,646 mol de Ni correspond à 0,646 x 129,71 = 83,79g de NiCl2 .
c). 83,79g de NiCl2 dans 3 litres de solution , correspond à une solution ( 83,79 : 3 = 27,93g/litre ) , donc une solution 27,93 : 129,71 = 0,215 molaire .
d). Dans l'équation on voit que pour 1 mole de NiCl2 ( 129,71g ) il nous faut 3 moles de NaH2PO2 soit 3 x 88 = 264g . Pour 83,79g de NiCl2 , il faudra ( 264 x 83,79 : 129,71 ) =170,5g d'hypophosphite .
170,5g de NaH2PO2 ( 1,937 mol ) dans la même solution de 3 litres correspond à une solution ( 170,5 : 3 = 56,833g/litre ) , donc une solution 56,833 : 88 = 0,646 molaire .
En résumé la solution électrolyte est de 0,215 molaire en NiCl2 et 0,646 molaire en NaH2PO2 .
Bonnes salutations .
Bonsoir,
Je bloque à la question c.
Je ne comprends pas l'équation:
3 NaH2PO2 + NiCl2 + 3 H2O =======> Ni + 3 NaH2PO3 + 2 HCl + 2 H2 .
Pouvez vous m'expliquer?
Merci pour votre aide
Bonsoir aronearone et grey96 :
( attention il ne se forme pas du dihydrogénophosphate de sodium , mais du dihydrogénophosphite de sodium ) ?
Le principe de ce procédé est basé sur l'échange d'électrons entre deux métaux M1 et M2 possédant des potentiels électrochimiques différents, comme par exemple le fer qui est moins noble que le nickel de potentiel plus élevé. Si l'on plonge un morceau de fer dans une solution de sel de nickel, sa surface libère des électrons qui réduisent les ions métalliques Ni2+ de la solution en Ni métal qui va se déposer sur le fer. La réaction peut être présentée sous la forme suivante :
3PO2H2- +3H2O+Ni2+ →3PO3H2- +2H2 +2H+ +Ni
et :
Fe → Fe2+ + 2e- Ni2+ + 2e- → Ni
Dès que le fer est entièrement recouvert de nickel, la réaction s'arrête d'elle-même puisque la différence de potentiel s'annule. Ces procédés ne donnent que des revêtements très minces, d'épaisseur inférieure au micron.
Regarde la publication: ( http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000431/01/etcheverry1.pdf ) ; voir chapitre 1 pages 7 à 9 .
Bonnes salutations .
Bonjour, j'ai également ce problème à réaliser et je ne comprends toujours pas la réponse à la question d...
Dans mon exercice j'ai comme consigne à la question d) : - relier les concentrations C et C'. Il faut, pour cela, connaître l'équation de la réaction d'oxydoréduction mise en jeu et donc les demi-équations redox relatives aux deux couples. - Utiliser le fait que les valeurs minimales de C et C' sont obtenues pour un mélange stœchiométrique des réactifs.
Je ne comprends pas non plus comment molécule10 obtiens 129,71g pour le chlorure de nickel ?
Pouvez-vous m'aider ?
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