Dissolution du CuSO₄ en Milieu Aqueux
Comprendre la Dissolution du CuSO₄ en Milieu Aqueux
Le sulfate de cuivre (CuSO₄) est un composé couramment utilisé en laboratoire de chimie pour des expériences impliquant des réactions de précipitation et des études sur les propriétés des solutions.
Pour cette activité, vous allez calculer les différents aspects de la dissolution du sulfate de cuivre dans l’eau, en préparant une solution pour une expérience de cristallisation.
Pour comprendre le Calcul de la masse atomique réelle du lithium, cliquez sur le lien.
Données fournies :
- Masse molaire du sulfate de cuivre (CuSO₄) : 159,609 g/mol
- Masse de sulfate de cuivre à dissoudre : 25 g
- Volume d’eau utilisé pour la dissolution : 500 mL
- Température de la solution : 25°C
- Produit de solubilité (Ksp) du CuSO₄ à 25°C : \(1.27 \times 10^{-4} \, \text{mol}^2/\text{L}^2\)
Questions :
1. Écrire l’équation chimique de la dissolution du sulfate de cuivre dans l’eau:
Considérez la dissociation complète du solide en ions dans la solution.
2. Calculer le nombre de moles de sulfate de cuivre mis en solution:
Utilisez la masse donnée et la masse molaire pour calculer le nombre de moles.
3. Déterminer la concentration molaire de chaque ion dans la solution finale:
Rappelez-vous que la dissociation est complète, donc la concentration des ions est directement liée au nombre de moles de soluté dissous.
4. Évaluer si la solution est saturée:
Comparez la concentration calculée du produit ionique de la solution avec le produit de solubilité (Ksp) du sulfate de cuivre à la température donnée. Discutez de la possibilité de formation de précipités.
5. Expliquer l’impact de la température sur la solubilité du sulfate de cuivre:
Référez-vous à des principes de thermodynamique et à la règle générale concernant la solubilité des sels en fonction de la température.
Correction : Dissolution du CuSO₄ en Milieu Aqueux
1. Équation chimique de la dissolution du sulfate de cuivre dans l’eau
Le sulfate de cuivre (CuSO\(_4\)) se dissout dans l’eau en se dissociant en ions cuivre (Cu\(^{2+}\)) et sulfate (SO\(_4^{2-}\)) selon l’équation chimique suivante :
\[ \text{CuSO}_4(s) \rightarrow \text{Cu}^{2+}(aq) + \text{SO}_4^{2-}(aq) \]
2. Calcul du nombre de moles de sulfate de cuivre mis en solution
La masse molaire du CuSO\(_4\) est de 159,609 g/mol. La quantité de sulfate de cuivre que nous avons est de 25 g.
Le nombre de moles \(n\) de CuSO\(_4\) est donné par la formule :
\[ n = \frac{\text{masse}}{\text{masse molaire}} \] \[ n = \frac{25\, \text{g}}{159,609\, \text{g/mol}} \] \[ n \approx 0,1567\, \text{moles} \]
3. Détermination de la concentration molaire de chaque ion dans la solution finale
La solution a un volume total de 500 mL, soit 0,5 L. La concentration molaire $C$ de chaque ion est :
\[ C_{\text{Cu}^{2+}} = C_{\text{SO}_4^{2-}} = \frac{n}{V} = \frac{0,1567\, \text{moles}}{0,5\, \text{L}} \] \[ C_{\text{Cu}^{2+}} = C_{\text{SO}_4^{2-}} = 0,3134\, \text{M} \]
4. Évaluation de la saturation de la solution
Le produit ionique \(Q\) de la solution est calculé par :
\[ Q = [\text{Cu}^{2+}][\text{SO}_4^{2-}] \] \[ Q = (0,3134)^2 \] \[ Q = 0,0982\, \text{mol}^2/\text{L}^2 \]
Le produit de solubilité (Ksp) du CuSO\(_4\) à 25°C est de \(1.27 \times 10^{-4}\) mol\(^2\)/L\(^2\).
Comparons \(Q\) et \(K_{sp}\) :
\[ Q = 0,0982 \gg K_{sp} = 1.27 \times 10^{-4} \]
Puisque \(Q\) est beaucoup plus grand que \(K_{sp}\), la solution est saturée et un précipité de CuSO\(_4\) peut se former.
5. Impact de la température sur la solubilité du sulfate de cuivre
En général, la solubilité des sels peut augmenter ou diminuer avec la température. Pour le sulfate de cuivre, comme pour de nombreux sels, une augmentation de la température conduit souvent à une augmentation de la solubilité.
Cela s’explique par l’absorption d’énergie qui permet de vaincre les forces d’attraction entre les ions, facilitant leur passage en solution.
Dans ce cas, si la température augmentait, on pourrait s’attendre à une augmentation de la solubilité, permettant potentiellement de maintenir plus de CuSO\(_4\) en solution avant la formation de précipités.
Dissolution du CuSO₄ en Milieu Aqueux
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