Pourcentage en cuivre d'une pièce de monnaie

(Tp n°19')

Depuis le 18 février 2002 l’Euro est devenu la monnaie officielle en France. Il faut donc se débarrasser de ses pièces

 jaunes. Lors de ce TP nous allons œuvrer dans ce sens tout en faisant de la chimie quantitative. En effet les pièces de

 monnaie jaunes de 5 centimes, 10 centimes ou 20 centimes de Franc  sont constituées d’un alliage de nickel, d’aluminium

et de cuivre. On peut facilement déterminer le pourcentage massique en cuivre d’une pièce de 10 centimes, par destruction

avec de l’acide nitrique.

I°) Réalisation d’une échelle de teintes :

a°) Préparation de la solution mère :

·  Peser 7,50 g de sulfate de cuivre (II) pentahydraté CuSO₄, 5H₂0. Les transvaser dans la fiole jaugée de 100 mL.

·  Procéder à la dissolution (voir fiche méthode pour le protocole ou livre p 236).

 1°) Ecrire l’équation de dissolution du sulfate de cuivre (II) dans l’eau.

2°) Décrire avec des dessins le mode opératoire pour la dissolution.

3°) En déduire la concentration molaire des espèces dissoutes.

b°) Réalisation d’une échelle de teintes :

Vous aller préparer 4 solutions filles par dilution.

·  Prélever 1,0 mL de la solution mère avec la verrerie adéquat.

·  Procéder à la dilution de cette solution mère dans une fiole jaugée de 10 mL

·  Transvaser un peu de cette solution dans un tube à essai numéroté 1.

·  Réaliser ces opérations mais pour d’autres volumes prélevés (voir ci-dessous). Soyez pertinent dans le choix de

       la verrerie.

·  Vous garderez votre échelle de teintes pour la fin du TP.

1°) Faire des dessins pour expliquer le principe de la dilution (indiquer la verrerie utilisée).

2°) Calculer la concentration molaire [Cu²⁺ (aq)] des tubes 1 à 4.

II°) Utilisation de l’échelle de teintes pour déterminer le pourcentage massique d’une pièce de monnaie de

10 centimes.

a°) Destruction de la pièce (cette manipulation est réalisée par le professeur sous la hotte) :

·    Le professeur pèse une pièce de 10 centimes de franc , noter sa masse.

·    La pièce est placée dans un erlenmeyer de 250 mL et recouverte d’acide nitrique (H⁺ +NO₃^-) concentré.

    Il faut attendre la destruction complète de la pièce.

Pendant la destruction de la pièce faire les dessins de cette manipulation (aller voir la hotte).

On précise que la couleur bleue est due aux  ions cuivre (II) (Cu ²⁺).

Les vapeurs rousses correspondent à la formation de dioxyde d’azote (NO₂) (vapeurs très toxiques : ne pas inhaler).

·    Le professeur transvase le contenu de l’erlenmeyer dans une fiole jaugée de 500 mL puis il complète

   avec de l’eau distillée jusqu’au trait de jauge.

b°) Comparaison avec l’échelle de teintes :

·    Venir prélever au bureau du professeur environ la moitié d’un tube à essai de la solution issue de la fiole jaugée

    de 500 mL (utiliser des gants et mettre les lunettes !).

·        Par comparaison avec les solutions issues de l’échelle des teintes, noter le numéro du tube dont la couleur est

la plus proche de la solution issue de la pièce.

1°) Que vaut environ  la concentration [Cu²⁺ (aq)] dans la solution issue de la pièce.

2°) En déduire la quantité de matière en ions cuivre (II) issue de la pièce.

3°) Sachant que l’acide nitrique transforme tous les atomes de cuivre de la pièce en ions cuivre (II), en

 déduire la masse de cuivre dans celle-ci.

4°) Calculer le pourcentage massique du cuivre et le comparer à la valeur officielle : 92 %. (Faire une marque si

    nécessaire).