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Calcul morceau zinc pur

Posté par
grievous
21-11-12 à 15:13

Bonjour , voici  mon énoncé :

Etape 1
On introduit un morceau de zinc, impur, de masse m = 5 g dans 200 mL de solution d'acide chloridrique de concentration C = 1 mol.L-1. Contenu dans un bécher.

Etape 2
A la fin du dégagement gazeux, on filtre la solution afin d'éliminer toutes les impuretés inattaquables par l'acide et on la dose à l'aide d'une solution de soude de concentration C'= 0.5 mol.L-1.
L'équivalence est obtenu lorsqu'on a versé V'= 0.17 mol.L-1
Donnée : Mzn= 65.4 g.mol-1
Question : quel est le pourcentage de zinc pur dans l'échantillon ?

Cet exercice est à mon sens très riche, je vais vous écrire toutes les étapes de mon raisonnement, puis je vous poserais le problème que je n'arrive pas à résoudre.
Dans étape 1 il va se produire cette réaction :
Zn(s) + 2H+(l)  ->  Zn++(l)  +  H2(g)
Dans  étape 2 on assiste à un dosage, donc cette réaction :
Zn++(l) + 2OH-(l) Nous sommes au point d'équivalence d'un dosage donc les réactifs ont été introduits dans des proportions stœchiométriques.
nOH- = C' x V'
nOH- = 0.05 mol
Donc toujours selon  notre équation nZn++ = nOH- /2  ==> nZn++ = 0.025 mol
On reprend notre étape 1 avec la construction d'un tableau d'avancement (cf pièce jointe)

En résumé nous savons qu'il se forme Xeq mol de Zn++ soit 0.025 mol de Zn++
Il  reste 0.15 mol d'acide H+
Mais je n'arrive pas à trouver la methode pour calculer n Zn pouvez vous m'aider?
(le résultat est n Zn = 0.075 mol mais je veux avant tout comprendre, avoir le résultat ne n'apprend rien)

Je sais que cet exercise est lo,g mais je compte vraiment sur vous pour comprendre comment à partir de mes résultats on trouve le nombre de mol du zinc (n Zn)
Merci

Calcul morceau zinc pur

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 21-11-12 à 20:20

salut !

à l'équivalence, tu n'aurais pas n(Zn) - Xeq = 0 ?

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 21-11-12 à 20:46

Oui tout à fais j'ai zappe le "0"

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 21-11-12 à 22:58

tu as trouvé ce que tu veux ?
Je n'ai pas vérifié tes calculs mais le reste du raisonnement est correct en tout cas, avec respect de la stoechio, et des unités

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 21-11-12 à 23:03

Euh non toujours pas. Je n'arrive pas à déterminer le nombre de mol initial de zinc pur.
J'ai le résultat donne par la correction mais cela n'as pas d'intérêt car je ne le comprend pas

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 21-11-12 à 23:09

et bien tu utilises la relation à l'équivalence puisque tu as déterminé Xeq

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 06:47

Non car le résultat à trouver est n Zn = 0,075 mol
Je me suis trompé plus haute n Zn - Xeq est différent de zéro car visiblement la réaction n'es pas totale

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 08:26

En fait si on veut on peut corriger le tableau d'avancement:

Calcul morceau zinc pur

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 14:07

Citation :
On introduit un morceau de zinc, impur, de masse m = 5 g dans 200 mL de solution d'acide chloridrique de concentration C = 1 mol.L-1. Contenu dans un bécher.

Tu connais précisément H+.

Or visiblement cette première réaction est totale donc tu connais xmax. Tu peux donc penser que tout le zinc a été consommé lors de cette première réaction. J'ai fait une erreur induite par ton tableau plus haut en notant n(Zn) - Xeq = 0, c'est n(Zn) - Xmax = 0. Tu sais donc que n(Zn) = Xmax (tu peux légitimement penser que c'est le réactif limitant de la première réaction).

Comment as-tu déterminé la concentration en H+ ?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 14:16

Alors je reprends parce-que je me suis peut être mal exprimée :

1ère réaction :
#A l'état initial tu as n mol de Zn et 0,2 mol d'ions H+.
#A l'état final tu as n(Zn)f = n - xmax et n(H+) = 0,2-2xmax
Il s'est formé n(Zn2+) = xmax

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 14:25

2ème réaction :
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2(s) (très probablement)

#Etat initial :
n(Zn2+) = xmax
n(OH-) = C'.V' = 0,5*0,17 = 0,085 mol (vérifie ton calcul)

A l'équivalence les réactifs sont introduits dans les proportions stœchiométriques :
n(Zn2+) = n(OH-)/2 ==> n(Zn2+) = 0,043 mol (!!!)
Et donc xmax = 0,043 mol

De là tu as n(H+) = 0,2 - 2xmax = 0,12 mol

Or le zinc était le réactif limitant blablabla.
Maintenant d'où tiens-tu qu'il y avait 0,75 mol de cette bestiole ?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 14:34

Par contre une autre remarque qui a son importance : qui te dit que ce sont les ions zinc qui sont dosés ? Pourquoi pas les ions H+ restants ?

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 15:03

Citation: "A la fin du dégagement gazeux, on filtre la solution afin d'éliminer toutes les impuretés inattaquables par l'acide et on la dose à l'aide d'une solution de soude de concentration C'= 0.5 mol.L-1.
L'équivalence est obtenu lorsqu'on a versé V'= 0.17 mol.L-1"

mille pardon je me suis trompé dans mon énoncé dans le volume de soude à l'équivalence dans l'opération de dosage. Voici le VRAI texte:

A la fin du dégagement gazeux, on filtre la solution afin d'éliminer toutes les impuretés inattaquables par l'acide et on la dose à l'aide d'une solution de soude de concentration C'= 0.5 mol.L-1.
L'équivalence est obtenu lorsqu'on a versé V'= 0.1 L

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 15:09

C'est la réponse que j'attendais, la seule pouvant te donner 0,075 mol à la fin

On élimine les impuretés cad les saloperies dans les 5 g qui n'ont pas réagi à l'acide... Donc dans la solution tu as l'acide restant et les ions zinc formés...

Je te conseille vivement de te pencher sur une réaction de dosage avec l'acide restant

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 15:30

Ah ok je pensais qu'on ne gardais que les ions zinc... Je potasse ça se soir

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 15:34

tu devrais trouver ce que tu cherches

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 21:18

Re!
Dans notre réaction de dosage avec la soude OH- on devrai obtenir cette équation (vraiment je me hazarde) :
Zn++  +H+   +OH-  + 2e-   =>   H2O + Zn         ?

Dans notre dosage on apprend que nous rajoutons 0,05 mol de OH-
Cela signifie donc que nous avons également 0,05 mol de Zn++ et 0,05 mol de H+ ?

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 21:32

Ah non je n'avais pas bien lu tes mails ce midi.
L'équation de dosage est:
Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 21:48

Non je t'ai dis que tu dosais l'acide restant...

H+ + OH- = H2O

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 22:02

Oui dans ce cas je trouve un Xmax équivalent à 0,075 mol soit le résultat attendus...
Donc c'était ça la clef de la réussite: le dosage s'effectue entre la soude OH- et les restes d'acide H+ ...
Mais cela n'est pas évident à comprendre dans notre énoncé puisque dans notre réaction de dosage il doit bien avoir nos ions Fe++ quelque part car ils n'ont pas étés supprimes de la solution contrairements aux impuretés ?

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 22:06

En gros comment savoir qu'on dose bien notre acide H+ et non les ions Fe++ ?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 22:07

effectivement mais après c'est une question de priorité dans l'ordre des réactions. Tu as l'autoprotolyse de l'eau avant la précipitation

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 22:11

Je n'ai pas vu cela du moins pas pour l'instant...
Tu veux dire qu'il y a un ordre ''d'affinite" entre les réactions , la soude "préférant " réagir avec l'acide plutôt qu'avec les ions zinc ?

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 22-11-12 à 23:11

oui ça se constate via des constantes (Ke, Ka, Ks, etc.)

Posté par
grievous
re : Calcul morceau zinc pur 23-11-12 à 07:44

Génial je viens enfin de comprendre cet exercice, ça m'a fais un bon enseignement, merci shadowmiko

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : Calcul morceau zinc pur 23-11-12 à 17:57

je t'en prie



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