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Solutions de sulfate de cuivre

Posté par
Blo_
09-03-11 à 19:31

Bonsoir, voilà l'énoncé:

1.

a) On souhaite obtenir une solution de sulfate de cuivre à 0,050 mol.L^{-1} . Sachant que le sulfate de cuivre est un solide ionique de formule CuSO_4 , calculez la masse de sulfate de cuivre nécessaire pour obtenir un litre de cette solution et indiquez comment il faut procéder.

b) En fait le sulfate de cuivre dont on dispose est hydraté : il s'agit d'un solide bleu de formule CuSO_4, 5H_{2}O , ce qui signifie que chaque entité CuSO_4 est accompagnée de 5 molécules d'eau prisonnières du cristal. Calculez la masse de solide nécessaire pour obtenir un litre de solution à 0,050 mol.L^{-1} de sulfate de cuivre.

2. On obtient un demi-litre de solution (S) en mélangeant 100cm^3 de solution à 0,050 mol.L^{-1} de sulfate de cuivre et 400cm^3 de solution à 0,10 mol.L^{-1} de sulfate de zinc. (Avant sa dissolution dans l'eau, le sulfate de zinc est un solide ionique de formule ZnSO_4).

Calculer les concentrations de tous les ions présents dans la solution (S) et vérifier les résultats avec l'équation d'électroneutralité.

3. On dispose également d'une solution de chlorure de baryum. Sachant que le chlorure de baryum BaCl_2 est totalement soluble dans l'eau mais que les ions baryum Ba^{2+} donnent en présence d'ions sulfate un précipité de sulfate de baryum selon la réaction: Ba^{2+}{_{(aq)}} + SO^{2-}_{4} {_{aq}} \rightarrow BaSO_{4(s)}, calculer la masse maximale de précipité de sulfate de baryum qu'on peut obtenir en ajoutant de la solution de chlorure de baryum au demi-litre de solution (S).

RÉPONSES:

1.

a) m = n\times\ M
m = 0,050\times\159,6
m = 8,0g

b) m = n\times\ M
m = 0,050\times\185,6
m = 9,3g

2. Les ions présents: Cu^{2+}, Zn^{2+}, SO^{2-}_{4}

je pense qu'il faut utiliser la relation c = \frac{n}{V} mais après je ne vois pas trop quoi faire

3. Il faut faire un tableau d'avancement et écrire l'équation?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 10-03-11 à 15:22

Up

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 11-03-11 à 11:40

Up

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 11-03-11 à 15:04

Bonjour

1a) oui mais précise au début que V=1L alors n=0,05 mol parce que sinon on peut croire que tu confonds quantité de matière et concentration !

1b) ok très bien !

2) C'est un raisonnement classique à connaitre et à savoir refaire sans problème !!!
   - Calcules la quantité de matière introduite de chaque ion.
   - Divises ensuite par le volume total du mélange pour en déduire la concentration de chaque ion dans le mélange !

3) Oui tout a fait !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 11-03-11 à 20:44

Merci de ta réponse.

2) Mais je ne connais pas la masse de chaque ion.

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 13:47

2) La masse nous importe peu ! Tu as les concentration et volume de chaque solution (donc de chaque ion) !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 17:20

On a les volumes et les quantité de matière de chaque molécule. Mais pour trouver la quantité de matière d'un ion je dois utiliser n = c\times\V ?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 18:35

bien sur ! J'ai l'impression que tu es un peu perdu là non ? Dis moi ce qui te tracasse

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 19:35

Complètement.

Après avoir trouvé les quantités on devra utiliser la formule C=\frac{n}{V} pour chaque ion?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 21:06

oui bien sur !! Pour calculer des concentrations ca sera mieux...

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 21:25

Très bien donc les quantités:

n = C\times\V

n = 0,050\times\1\times\10^{-1}
n = 5\times\10^{-3}mol (sulfate de cuivre)

n = 0,10\times\4\times\10^{-1}
n = 4\times\10^{-2}mol (sulfate de zinc)

bon?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 12-03-11 à 21:26

Désolée j'oublie toujours le latex

 \\ n = C\times\ V

n = 0,050\times\1\times\10^{-1}
n = 5\times\10^{-3}mol (sulfate de cuivre)

n = 0,10\times\4\times\10^{-1}
n = 4\times\10^{-2}mol (sulfate de zinc)

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 11:10

oui voila ! Donc ces quantités de matière correspondent à quels ions ?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 13:22

5,0\times\10^{-3}mol de Cu^{2+} et SO^{2-}_{4}
4\times\10^{-2}mol de Zn^{2+} et SO^{2-}_{4}

Maintenant je dois calculer les concentrations de tous ces ions: C = \frac{n}{V}

Pour Cu^{2+}:

C = \frac{5,0\times\10^{-3}}{5\times\10^{-1}

C = 1\times\10^{-2}mol.L^{-1}

Pour Zn^{2+}:

C = \frac{4\times\10^{-2}}{5\times\10^{-1}

C = 8\times\10^{-2}mol.L^{-1}

Pour SO^{2-}_{4}:

C = \frac{5,0\times\10^{-3} + 4\times\10^{-2}}{5\times\10^{-1}

C = 9\times\10^{-2}mol.L^{-1}

bon?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 14:29

Impecc' !!

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 14:39

Merci!

Par contre pour l'équation d'éléctroneutralité je ne sais pas comment il faut procéder.

Pour la dernière question il faut que je fasse un tableau d'avancement mais je dois mettre quoi dedans?

la réaction en tout c'est bien: CuSO_4+ZnSO_4+2BaCl^2 \rightarrow 2BaSO_4+Cu+Zn+2Cl_2?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 14:55

Citation :
Par contre pour l'équation d'éléctroneutralité je ne sais pas comment il faut procéder.
Il faut que tu puisses dire si il y a autant de cations que d'anions dans la solution c'est-à-dire qu'il faut dire si les cations sont à la meme concentration que les anions.

Citation :
Pour la dernière question il faut que je fasse un tableau d'avancement mais je dois mettre quoi dedans?
Il faut que tu fasses un tableau d'avancement pour la réaction de précipitation et considérer ici que les ions sulfate sont réactif limitant.

Citation :
la réaction en tout c'est bien: CuSO4 + ZnSO4 + 2BaCl2 -> 2BaSO4 + Cu+ Zn+ 2Cl2 ?
non pas du tout !! Il ne faut plus considérer ici les solides (CuSO4, ZnSO4, ...) mais les ions !!! Car tous les solides ont été dissous !!!

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 15:08

Je ne vois pas quoi faire

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 15:31

pour quelle question ?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 15:39

La dernière.

Je sais juste qu'il faut trouver la m_max de BaSO_4 avec un tableau d'avancement mais je ne vois vraiment pas quoi mettre dedans.

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 15:47

Il suffit de marquer ca tout simplement !! Tu connais n2 donc tu peux calculer xmax !

Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s)
EI       n1            n2                   0
EF       nf            0                  xmax

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 16:01

Il faut aussi que je calcule n_{{Ba}^{2+}} non?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 19:24

non on s'en fiche ! On va considérer ici que les ions Ba2+ sont en excès !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 20:39

Mais je le remplis comment alors?

Car à la fin faudra que je fasse:

Si Ba est en défaut alors xmax = n2-xmax soit xmax = qqchose
Si SO est en défaut alors xmax = 4,5\times\10^{-2}-xmax soit xmax = 4,5\times\10^{-2}

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 20:48

il suffit juste de dire ici que : xmax=4,5.10-2 mol c'est tout !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 13-03-11 à 20:50

Comment le prouver/justifier?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 12:19

Tu l'as fais dans ton message précédent : "Si SO42- est en défaut alors xmax = 4,5.10-2 -xmax soit xmax = 4,5.10-2 mol !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 13:06

C'était un exemple, il me faut la quantité de Ba pour déterminer quel est le réactif limitant ...

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 14:27

On te demande " la masse maximale de précipité de sulfate de baryum qu'on peut obtenir" (sous-entendus : que l'on peut obtenir à partir de la solution S !!!!

Donc 1er cas : si les ions Ba2+ sont limitant, il restera des ions sulfate ! On n'aura pas accès à la masse maximale !!
2e cas : si on prend les ions sulfate comme réactif limitant alors on aura consommé tous les ions sulfate de la solution S ! Et donc à partir de là tu auras accès à la masse maximale de précipité demandée!

Tu me suis ou je t'ai perdu en route ?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 16:37

Merci de ton explication je ne voulais pas mettre ça sans comprendre avant.
Donc je dis qu'on part du principe que SO4 est le réactif limitant (ou que Ba est en excès). D'ailleurs ça fait bien 4,5\times\10^{-2}? j'ai aditionné les deux quantités que j'ai trouvées tout à l'heure.

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 20:26

Citation :
Donc je dis qu'on part du principe que SO4 est le réactif limitant (ou que Ba est en excès).
oui voila ! Comme ca on est sur d'avoir la masse maximale de précipité à partir de toute la quantité de sulfate disponible !

Citation :
D'ailleurs ça fait bien ? j'ai aditionné les deux quantités que j'ai trouvées tout à l'heure.
Eh oui bien sur ! On a ajouté deux solutions conentant des ions sulfate donc il faut additioner la quantité de matière de sulfate provenant de chaque solution !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 21:57

Merci dans dans la ligne "état final" je dois mettre: "n-4,5\times\10^{-2}" "0" et "4,5\times\10^{-2}"?

Donc la masse max = M(S)+M(O_{4})+M(Ba)\times\4,5\times\10^{-2}
= 32,1+4\times\16,0+137,3\times\4,5\times\10^{-2}
=11g

bon?

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 14-03-11 à 23:20

Citation :
dans la ligne "état final" je dois mettre: "n-4.5.10-2" "0" et "4,5.10-2"?
oui tout a fait !

Pour la masse ca me semble correct !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 15:43

Merci de ton aide

Posté par
lulu3324
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 20:01

Avec plaisir !
A bientot !

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:13

Je reviens vite fais sur la première question car je pense que vous avez négligez la dernière partie je pense ^^' "et indiquez comment il faut procéder."
Je ne sait pas trop ce qu'il attende comme réponse la =/

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:13

Oublier un truc important ^^', trop absorber par l'exercice:
Bonjour !

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:22

Justement je revenais sur ça.

je suppose qu'il faut dire quel matériel utiliser non?

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:43

En fait je pense que la réponse est toute bête, c'est la dissolution dans l'eau ^^
Mais a confirmer ...

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:47

L'équation d'électro c'est bien:

2[Cu^{2+}]+2[Zn^{2+}]=2[SO^{2-}_{4}]

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:48

Moi je pense plutôt qu'il faut dire "il prendre prendre une pipette (ou quelque chose dans le genre) de Xml et mettre ça dans ça etc"

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 15-03-11 à 23:55

C'est possible, mais ça m'étonnerais vu qu'il n'y a rien du genre dans le cours.
Sinon l'équation m'a l'air correcte, d'ailleurs ça me rappel que je crois qu'il y a une ou deux erreurs a un moment sur certaines équations du cours ...

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 00:06

Je viens de vérifier et l'équation est bonne.

Non mais cette question est posée à beaucoup de devoirs, même l'année dernière.

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 00:09

Citation :
b) m = n\times\ M
 \\ m = 0,050\times\185,6
 \\ m = 9,3g


Il y a une erreur non ?
Parce qu'il y a 5H_2Osupplémentaire, Est tu as oublié de compter O 5 fois, ce qui donne :
m = n\times\ M
 \\ m = 0,050\times\ 249,6
 \\ m = 12.48g

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 00:14

Mais je suis pas fou non a la fin du 1er chapitre il y a l'équation : 3[Al<sup>3+</sup>+[Na<sup>+</sup>=[Cl<sup>-</sup>+2[SO<sup>2-</sup><sub>4</sub>]

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 00:18

Désolé doit encore m'habituer ^^'

3[Al3+]+[Na+]=[Cl-]+2[SO2-4]

Mais ca fait 10 cations et 9 anions non ? =/

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 10:39

Oui j'ai fait une erreur dans la première question mais je l'ai corrigée depuis longtemps sur ma copie.

Pour l'équation il faut calculer les concentrations, ça donne:

3\times\ C_{Al^{3+}} + 1\times\ C_{Na^{+}}=1\times\ C_{Cl^{-}} + 2\times\ C_{SO^{2-}_{4}}

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 11:09

Je rappelle que c'est une equation du cours hein, le truc c'est que moi je compte
3\times\3 + 1 = 10 cations et 1+4\times2\=9 anions
Ca devrait pas être 10 et 10 pour que ce soit neutre ?

Posté par
Blo_
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 11:21

Oui j'ai bien compris.

Mais dans la corrections des exercices j'ai lu que ça concernait les concentrations. D'ailleurs c'est le cas dans cet exercice.

Posté par
dragonlord
re : Solutions de sulfate de cuivre 16-03-11 à 11:34

Hum ok ça voudrait dire que si il n'y a pas le meme nombre de cations et d'anions. il y a des concentrations différentes pour équilibrer ?

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