Oui
Titrage
Piles et oxydoréduction
Dosage par étalonnage
Sujet Bac Corrigé - Dosage du cuivre dans un laiton - Bac S Centres étrangers 2012 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2012
Bac S (ancien programme)
🔩 Cet exercice de spécialité, sur 4 points, détermine la teneur en cuivre d'un fil de laiton par un titrage indirect. Le sujet officiel et son corrigé détaillé sont gratuits, en PDF.
- Attaque acide : précautions sous la hotte et équation d'oxydoréduction du cuivre avec les ions nitrate.
- Protocole : verrerie adaptée, iodure de potassium en excès, filtration sous vide sur Büchner.
- Titrage du diiode : schéma du montage, virage de l'empois d'amidon, relation nCu²⁺ = C VE.
- Conclusion : 70,5 % de cuivre, il s'agit du laiton CuZn30.
Chaque question est corrigée pas à pas, avec les pièges classiques et les calculs à la calculatrice.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
Avez-vous bien cherché l'exercice ?
Combien de cuivre dans un fil de laiton ?
L'exercice de spécialité du bac S 2012 des centres étrangers vaut 4 points. Il s'agit de déterminer le pourcentage massique de cuivre dans un fil de laiton, alliage de cuivre et de zinc, afin de l'identifier parmi les laitons courants CuZn30 et CuZn40. La démarche suit un protocole complet : attaque du métal par l'acide nitrique, transformation des ions cuivre(II) en diiode, titrage de ce diiode par les ions thiosulfate, puis exploitation du résultat. C'est un exercice très expérimental, où la justification des choix de verrerie compte autant que les calculs.
Partie 1 : l'attaque acide du laiton
L'acide nitrique concentré est corrosif et la réaction dégage des vapeurs rousses toxiques de dioxyde d'azote. On attend donc blouse, gants et lunettes, mais surtout la manipulation sous une hotte aspirante : c'est ce point qui est valorisé. L'équation de la réaction 1 s'obtient en combinant la demi-équation d'oxydation du cuivre, multipliée par 3, et celle de réduction des ions nitrate en monoxyde d'azote, multipliée par 2, afin que six électrons soient échangés. La méthode d'équilibrage en milieu acide (élément central, puis O avec H2O, H avec H+, charges avec les électrons) est à maîtriser parfaitement.
Partie 2 : du cuivre au diiode, un titrage indirect
Le prélèvement de 10,0 mL de solution se fait à la pipette jaugée, car la quantité d'ions cuivre(II) doit être connue avec précision. L'iodure de potassium, introduit en excès, se mesure à l'éprouvette graduée : sa quantité exacte n'intervient pas. Cet excès garantit que tous les ions Cu2+ réagissent, de sorte que le diiode formé ne dépend que d'eux. Le précipité d'iodure de cuivre(I) est séparé par filtration sous vide sur Büchner, montage qu'il faut savoir légender.
Le dosage est indirect : on ne titre pas les ions cuivre(II), mais le diiode qu'ils ont produit. Une autre technique est possible puisque les ions Cu2+ sont la seule espèce colorée : un dosage par étalonnage au spectrophotomètre, fondé sur la loi de Beer-Lambert. À l'équivalence du titrage, le diiode et les ions thiosulfate ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Avec l'empois d'amidon, la solution passe du bleu foncé à l'incolore. Les relations stœchiométriques donnent nI2 = C VE/2 puis nCu2+ = C VE = 1,11 × 10−3 mol dans le prélèvement.
Partie 3 : le pourcentage de cuivre
Le prélèvement représente un dixième de la fiole : la solution contient nS = 1,11 × 10−2 mol d'ions cuivre(II). Oublier ce facteur 10 fausse tout le résultat final. Tout le cuivre du fil ayant été oxydé, on obtient mCu = 0,705 g, soit un pourcentage massique de 70,5 %. Le fil est donc du laiton CuZn30, le nombre indiquant la teneur en zinc et non en cuivre.
Pièges et conseils
Les erreurs de stœchiométrie sont les plus coûteuses : deux ions thiosulfate pour un diiode, deux ions cuivre(II) pour un diiode. Écrivez chaque relation à partir des équations avant de calculer. Justifiez toujours le choix de la verrerie par la précision requise, et lisez attentivement la notation des alliages avant de conclure.