Devoir de Sciences Physiques 1ère S3 vendredi 9 Janvier 2015
Exercice 1 : Arbre de Diane
Dans un tube à essais, on verse un volume V = 5,0 mL de solution de nitrate d’argent de concentration en ions argent Ag+ C1 = 0,20 mol.L-1. On immerge partiellement un fil de cuivre métallique. La partie immergée a une masse m = 0,635 g. Le cuivre se recouvre progressivement d’un dépôt gris d’argent métallique et la solution bleuit à cause de la présence d’ions cuivre Cu2+.
1. Nommer les espèces chimiques constituant les réactifs et les produits. Ecrire l’équation de la réaction.
Les espèces chimiques constituant les réactifs sont les ions hydrogène Ag+ et le cuivre métallique Cu (sous forme d’atomes) qui réagissent pour former les produits suivants : les ions Cu2+ et le métal argent Ag. Les autres espèces sont spectatrices : ions nitrate .
2 Ag+ + Cu Cu2+ + 2 Ag

2. Calculer les quantités de matière initiales de chacun des réactifs.
3. n(Ag+ ) = C1 . V = 0,20 . 5,0.10-3 = 1,0.10-3 mol
4. n(Cu) = m/M(Cu) = 0,635 / 63,5 = 1,0.10-2 mol

5. Dessiner le tableau d’avancement de cette transformation, le compléter.

état du système avancement en mol
2 Ag+ + Cu Cu2+ + 2 Ag

initial x = 0
1,0.10-3
1,0.10-2 0 0 intermédiaire x 1,0.10-3 - 2 x
1,0.10-2 - x x 2 x final x = xmax
= 5,0.10-4
1,0.10-3 -2xmax
= 0
1,0.10-2 - xmax
= 9,5.10-3 xmax =
5,0.10-4
2xmax =
1,0.10-3

6. Déterminer le réactif limitant.
Soit Ag+ est le réactif limitant : 1,0.10-3 -2xmax = 0 1,0.10-3 = 2 xmax 1,0.10-3 / 2= 5,0.10-4 mol= xmax
Soit Fe est le réactif limitant : 1,0.10-2 - xmax = 0 1,0.10-2 mol= c
Le réactif limitant correspond à la plus petite valeur de xmax , c'est-à-dire 5,0.10-4 mol, il s’agit des ions argent.

7. Indiquer les quantités de matière des réactifs et des produits en fin de réaction.
En fin de réaction il ne reste plus