Exercice III PURIFICATION DU CUIVRE : PRINCIPE DE ...

Exercice III PURIFICATION DU CUIVRE : PRINCIPE DE RAFFINAGE DU CUIVRE
Polynésie 2006 Spécialité (4 points) Correction
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Première partie :
I.1. I.2. La transformation qui se produit
lors d'une électrolyse est une
réaction d'oxydoréduction forcée. Le
générateur apporte l'énergie
nécessaire à la réaction.
I.3. Anode : (oxydation) Cu(s)A = Cu2+(aq)A + 2 e-
Cathode : (réduction) Cu2+(aq)C + 2 e- = Cu(s)C I. 4. Cu(s)A + Cu2+(aq)C = Cu2+(aq)A +
Cu(s)C I. 5. On qualifie cette électrolyse d'électrolyse à « anode soluble » car
au cours de la réaction anodique le cuivre solide se consomme
progressivement : il se « solubilise » passant en solution sous la forme
d'ions aqueux. I. 6. La concentration en ion cuivre II de la solution électrolytique ne
varie pas au cours de l'électrolyse. Il y a autant d'ions Cu2+ qui se
forment que d'ions Cu2+ qui disparaissent. I. 7. On met de l'acide sulfurique dans la solution électrolytique afin
d'avoir un pH acide, l'espèce prédominante est alors Cu2+. Dans le cas
contraire il pourrait y avoir de l'hydroxyde de cuivre II solide (neutre
électriquement) qui se déposerait au fond de la cuve, il ne serait pas
attiré par la cathode.
Deuxième partie :
II.1. On veut déposer du cuivre solide sur la plaque d'acier, il doit donc
s'y produire une réduction : Cu2+(aq) + 2e- = Cu(s) . La plaque d'acier
doit jouer le rôle de cathode. II.2. Q = I.(t (1) II.3. Q = ne.NA.e (2)
II.4. D'après la réduction cathodique [pic]soit ne = 2.nCu
II.5. En remplaçant dans (2) : Q = 2.nCu.NA.e soit nCu = [pic]
en utilisant (1), il vient nCu = [pic]
mCu = nCu.M(Cu) = [pic] mCu = [pic] = 0,237g = 237 mg de Cu déposée sur la plaque 6. La lame de cuivre, à l'anode, a perdu une masse de 241 mg. Or la masse
de cuivre déposée à la cathode (plaque acier) = masse de cuivre perdue à
l'anode. L'anode contenait des impuretés, elle a perdu 237 mg de cuivre
Cu(s) et 4 mg d'impuretés.
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Cathode Anode anions cations e-
I
+ - G