Chimie23 :

L'oxydo-réduction
L'eau forte
Exercices résolus

L'eau forte

La gravure à l’eau forte est une méthode de reproduction ancienne.

L’artiste dessine à l'aide d’une pointe en métal sur une plaque de cuivre recouverte de vernis.

Lorsque la gravure est terminée, la plaque est plongée dans une solution d’acide nitrique, H+ (aq) + NO3– (aq), anciennement appelée eau forte :

les parties de cuivre tracées par la pointe de l'artiste et qui deviennent non protégées par le vernis sont attaquées par les ions nitrate NO3– (aq) et la solution utilisée devient bleue.

La plaque est ensuite rincée à l'eau et le vernis restant est enlevé : la gravure est terminée.

Le dessin peut être reproduit sur les feuilles de papier en remplissant d’encre les sillons creusés par l’acide.

Énoncé

1. Première partie :

a) Quel est l’ion responsable du bleuissement de la solution ?

b) Le métal cuivre est-il l’oxydant ou le réducteur ?
Écrire la demi-équation d’oxydoréduction du couple oxydant /réducteur mis en jeu.

2. Deuxième partie :

a) Les ions nitrate NO3– (aq) constituent-ils l’oxydant ou le réducteur ?

b) L’espèce conjuguée de l’ion nitrate NO3– (aq) est le monoxyde d’azote NO (g).

Écrire la demi-équation correspondante en présence d’ions hydrogène H+ (aq).

c) En déduire l’équation de la réaction.

d) Pourquoi doit-on utiliser une solution d’acide nitrique et non une solution de nitrate de potassium K+ (aq) + NO3– (aq) ?


Réponses

1. Première partie :

a) L'ion responsable du bleuissement de la solution : C’est l'ion cuivre II Cu2+ (aq).

b) Le cuivre métal : Cu (s).

Les ions cuivre II obtenus proviennent du cuivre métal. IL se produit la réaction suivante :

Cu (s) --> Cu2+ (aq) + 2 e–

C’est une oxydation : c’est le réducteur qui est oxydé Le cuivre métal Cu (s) est le réducteur.

2.Deuxième partie :

a) L’ion nitrate NO3– (aq) :

Au cours d'une réaction d’oxydoréduction, le réducteur d'un couple est oxydé et l'oxydant d'un autre couple est réduit :

En conséquence, l’ion nitrate NO3– (aq) a été réduit, c’est l’oxydant de la réaction.

b) Couple NO3– (aq) / NO (g) :

Demi-équation électronique

Première étape :

On écrit le couple oxydant / réducteur

NO3– (aq) --> NO (g)

Deuxième étape :

On équilibre l’élément oxygène avec de l’eau

NO3– (aq) --> NO (g) + 2 H2O (l)

Troisième étape :

On équilibre l’élément hydrogène avec H +
(on travaille en milieu acide)

NO3– (aq) + 4 H + (aq) --> NO (g) + 2 H2O (l)

Quatrième étape :

On équilibre les charges avec les électrons.

NO3– (aq) + 4 H + (aq) + 3 e – --> NO (g) + 2 H2O (l)

c) L’équation de la réaction :

3 (Cu (s) --> Cu2+ (aq) + 2 e–)

2 (NO3– (aq) + 4 H + (aq) + 3 e – --> NO (g) + 2 H2O (l) )

2 NO3– (aq) + 3 Cu (s) + 8 H + (aq) --> 2 NO (g) + 3 Cu2+ (aq) + 4 H2O (l)

d) Choix de la solution aqueuse :

Les réactifs de la réaction précédente sont :
• Les ions nitrate NO3– (aq),
• Le cuivre métal Cu (s), et
• les ions hydrogène H + (aq).

• Il faut utiliser la solution d’acide nitrique, H+ (aq) + NO3– (aq), car elle apporte, les ions nitrate NO3– (aq) mais aussi les ions hydrogène H+ (aq) qui sont indispensables à la réaction précédente.

• La solution de nitrate de potassium, K+ (aq) + NO3– (aq), n’apporte que les ions nitrate NO3– (aq).

• Les ions potassium, K+ (aq) ne participent pas à la réaction.