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Niveau maths spé
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Pureté d'un échantillon de Cr

Posté par
bapte
02-10-16 à 17:10

On ne s'intéresse qu'au formes du chromes suivantes :

Cr2+(bleu en solution)  , Cr3+ (violet ) , Cr2O72- (orange ), CrO42- (jaune) , Cr(OH)4- , Cr solide et Cr(OH)3 (solide vert)

On suppose la réaction de H+ sur Cr2+ négligeable ( je ne vois pas pourquoi mais soit)

On introduit 10,4mg de poudre métallique contenant du chrome dans 20 ml de HCL 10-1 mol.l-1 , à l'abri de l'air libre...
Ai-je donc bien Cr + 2H+   Cr2+ + H2

et non pas  2Cr + 6H+ 2Cr3+ + 3H2
Car on suppose la réaction de H+ sur Cr2+ négligeable et donc malgré que Cr2+ / Cr ait un potentiel de -0,97 V , Cr2+/Cr3+ un potentiel de -0,4V et l'eau environ 0V (puisqu'on est presque à pH=0) , je n'obtient que du Cr2+

Puis on laisse la solution à l'air libre...
Je suppose donc qu'il se produit 4 Cr2+ + O2 + 4H+ 2 H2O + 4Cr3+ ( mais dans ce cas là j'ai une sorte de réaction de H+ sur Cr2+ , nan ? )

On est d'accord que si Cr3+ s'est formé précédemment, j'ai alors plutôt 4Cr3+ + 8 H2O + 3 O2 2Cr2O72- + 16 H+( mais ça pose aussi problème  car selon le diagramme E pH , Cr3+ est stable avec O2 si le pH est inférieur à 2, ce qui est le cas ici puisque HCl était à 10-1 mol.l-1)

Donc je garde plutôt la formation de Cr3+ que Cr2O72- car dans la suite on me dit qu'on se remet à l'abri de l'air et qu'on ajoute de la soude jusqu'à ce que la solution soit "limpide"
Donc j'ai supposé jusqu'à la formation de CrO42-   qui est le seul à être incolore... et qui est la base conjugé de Cr(OH)3 qui est lui même la base conjugé de Cr3+
Alors que Cr2O72- a pour base conjugé CrO42-

Puis on laisse de nouveau la solution à l'air libre
Donc je suppose qu'il se passe
4Cr(OH)4- + 3O2 4 CrO42- + 4H+ + 6 H2O

Puis on ré-acidifie donc on obtient Cr2O72- ?

Merci d'avance

Posté par
bapte
re : Pureté d'un échantillon de Cr 02-10-16 à 17:16

bapte @ 02-10-2016 à 17:10


Donc j'ai supposé jusqu'à la formation de CrO42-   qui est le seul à être incolore... et qui est la base conjugé de Cr(OH)3


Je me suis trompé !
c'est Cr(OH)4- qui est incolore et qui est la base  conjugé de Cr(OH)3

Mais c'est bon car après j'ai bien supposé qu'il se passe
4Cr(OH)4- + 3O2 4 CrO42- + 4H+ + 6 H2O

Posté par
picard
re : Pureté d'un échantillon de Cr 02-10-16 à 18:52

Bonjour.

C'est assez difficile de vous suivre car vous ne donnez pas l'énoncé de l'exercice qui vous pose problème.

Quelques remarques en vrac...

Citation :
On suppose la réaction de H+ sur Cr2+ négligeable ( je ne vois pas pourquoi mais soit)
Les couples en présence semblent être : H+ / H2 (0.00 V),     Cr3+ / Cr2+ (-0.40V)      et      Cr2+ / Cr (-0.97 V).

L'oxydant le plus fort(H+) réagit avec le réducteur le plus fort (Cr) ; la réaction à prendre en compte est donc bien celle des ions H+ sur le chrome métal Cr.


Citation :
Cr2+/Cr3+ un potentiel de -0,4V
Le couple est Cr3+ / Cr2+ et non Cr2+ / Cr3+


Citation :
Puis on laisse la solution à l'air libre...
Je suppose donc qu'il se produit 4 Cr2+ + O2 + 4H+  2 H2O + 4Cr3+ ( mais dans ce cas là j'ai une sorte de réaction de H+ sur Cr2+ , nan ? )
Non, l'élément hydrogène a le même nombre d'oxydation dans H+ (no(H) = +I) que dans H2O (no(H) = +I) ; dans cette réaction, l'oxydant est le dioxygène O2 (no(O) = 0), et il est réduit en H2O (no(O) = -II)

Pour la suite, je ne peux vous aider sans disposer du diagramme et de l'énoncé complet.

A plus.

Posté par
bapte
re : Pureté d'un échantillon de Cr 02-10-16 à 19:28

Merci de la réponse rapide

Je me doute que sans le diagramme il est difficile de suivre..
Mais il est interdit de "scanner le sujet" et je vois pas bien comment vous transmettre autrement le diagramme ...

En réalité je n'ai qu'une question:
les couples en jeu sont ceux que vous avez nommé, i.e.
H+ / H2 (0.00 V),     Cr3+ / Cr2+ (-0.40V)      et      Cr2+ / Cr (-0.97 V).

Je me demande alors ce qu'il se passe si je met Cr dans H2O:

Naturellement, Cr + 2H+   Cr2+ + H2
L'oxydant le plus fort(H+) réagit avec le réducteur le plus fort (Cr)

De plus on suppose que la réaction 2Cr2+ + 2H+ 2Cr3+ +H2 est inexistante ...

Ma question est : mais pouquoi je ne peux pas avoir directement  2Cr + 6H+ 2Cr3+ + 3H2 ?
Est-ce uniquement parce qu'il existe un état "intermédiaire" moins oxydé, que le chrome passe nécessairement par cet état ? Ne peut il pas s'oxyder pleinement en une étape ?

Merci d'avance

Posté par
picard
re : Pureté d'un échantillon de Cr 03-10-16 à 14:30

Citation :
Je me demande alors ce qu'il se passe si je mets Cr dans H2O:
Il ne se passe rien les deux espèces sont des réducteurs !

H2O est le réducteur du couple O2 / H2O (0 = 1.23 V) et Cr le réducteur du couple Cr2+ / Cr (0 = -0.97 V)

Une preuve : la robinetterie est souvent chromée.

Citation :
pourquoi je ne peux pas avoir directement  2Cr + 6H+    2Cr3+ + 3H2 ?
Je ne vois nulle part de couple Cr3+ / Cr ; par conséquent, pas de réaction directe possible.

Reste à envisager une suite de 2 réactions...
     -tout d'abord de H+ sur Cr donnant Cr2+
     -suivie par une réaction de H+ sur Cr2+ donnant Cr3+ (possible électrochimiquement)...
elle ne peut être envisagée puisque votre énoncé indique que la seconde est inexistante ; peut-être est-ce du à des facteurs cinétiques, mais ce n'est qu'une hypothèse !

Encore une fois, je ne peux pas vous apporter plus d'aide sans connaitre l'intégralité de l'énoncé de l'exercice.

Posté par
bapte
re : Pureté d'un échantillon de Cr 03-10-16 à 22:27

Euh oui je voulais dire Cr2+ dans H2O

Mais vous avez répondu à ma question, il n'y a pas de couple Cr3+/Cr ,e j'ai donc pas le droit de l'imaginer, je me compliquais la vie, pour rien, c'est tout ^^

Merci picard

Posté par
picard
re : Pureté d'un échantillon de Cr 04-10-16 à 09:01

Je vous en prie.

Au revoir.



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