National 2006

EXERCICE II. CORROSION DES GOUTTIÈRES (6,5 points)

Les précipitations sont naturellement acides en raison du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère. Par ailleurs, la combustion des matières fossiles (charbon, pétrole et gaz) produit du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote qui s'associent à l'humidité de l'air pour libérer de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique. Ces acides sont ensuite transportés loin de leur source avant d'être précipités par les pluies, le brouillard, la neige ou sous forme de dépôts secs. Très souvent, les pluies s'écoulant des toits sont recueillies par des gouttières métalliques, constituées de zinc.

Données : Masse molaire atomique du zinc : M(Zn) = 65,4 g.mol –1 Loi des gaz parfaits : PV = nRT Couples acide / base : H3O+ / H2O( ) H2O ( ) / HO – (aq) CO2 , H2O ( ) / HCO3– (aq) Le zinc est un métal qui réagit en milieu acide selon la réaction d'équation : Zn (s) + 2 H3O+ = Zn2+ (aq) + H2 (g) + 2 H2O ( ) 1. Suivi cinétique de la transformation Pour étudier cette transformation, considérée comme totale, on réalise l'expérience dont le schéma simplifié est représenté sur la figure 1.

Solution d'acide sulfurique

Erlenmeyer Poudre de zinc Bain thermostaté Figure 1 À l'instant de date t = 0 s, on verse rapidement, sur 0,50 g de poudre de zinc, 75,0 mL de solution d'acide sulfurique de concentration en ions oxonium H3O+ égale à 0,40 mol.L-1. La pression mesurée à cet instant par le capteur est Pi = 1020 hPa. La formation de dihydrogène crée une surpression qui s'additionne à la pression de l'air initialement présent. Les valeurs de la pression, mesurée à différentes dates par le capteur de pression, sont reportées dans le tableau page suivante :

t (min) P (hPa) t (min) P (hPa)

0 1020 45,0 1413

1,0 1030 50,0 1452

3,0 1060 60,0 1513

5,0 1082 70,0 1565

7,0 1101 80,0 1608

9,0 1120

11,0 1138

15,0 1172

20,0 1215

25,0 1259

30,0 1296

35,0 1335

90,0 110,0 140,0 160,0 190,0