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Ch 4.1 SÉPARATION DES IONS FER III ET DES IONS CUIVRE II

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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Ch 4.1 SÉPARATION DES IONS FER III ET DES IONS CUIVRE II Les minerais de cuivre sont principalement constitués de sulfures ou d’oxydes, contenant moins de 2 % de cuivre et d’autres éléments métalliques (fer, nickel, …) considérés comme des impuretés.

Le cuivre peut être extrait de son minerai par hydrométallurgie où le minerai est attaqué par une solution aqueuse acide.

La mise en solution aqueuse va permettre d’éliminer certains ions métalliques par précipitation.

Dans ce Tp, on va réaliser la séparation des ions fer III des ions cuivre II par la technique de précipitation.

1. INTRODUCTION :

En solution, les ions métalliques précipitent en présence d’ions hydroxyde (HO-(aq)) donnant des hydroxydes métalliques.

1.1. Avec les ions Fe3+

Introduire dans un tube à essais 2 mL de solution de chlorure de fer III (Fe3+(aq)+ 3 Cl-

(aq)).

Ajouter quelques gouttes de solution d’hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO-(aq)).

 Noter vos observations. Ecrire l’équation qui traduit la réaction.

1.2. Avec les ions Cu2+

Recommencer la même manipulation avec une solution de sulfate de cuivre II (Cu2+(aq)

+ SO42- (aq)).

2. PRINCIPE DE LA MÉTHODE DE SÉPARATION DES IONS MÉTALLIQUES : La précipitation des hydroxydes métalliques dépend fortement du pH. On se propose de le

vérifier pour des solutions de concentrations C, identiques, en ions métalliques.

1.3. Précipitation des ions fer III:

1) Manipulation

Introduire dans un bécher 10 mL de solution de chlorure de fer III à 0,2 mol.L-1 et ajouter 10 mL d’eau distillée.( pas plus !)

 Mesurer le pH initial.

Verser ensuite un volume Vb de solution d’hydroxyde de sodium de 0,5 en 0,5 mL et noter le pH correspondant jusqu’à la fin du saut de pH.

Tracer directement, sur papier millimétré, la courbe pH = f(Vb). ( pH<12)

TS spécialité tempfile_2326.doc page 1

sonde burette

agitateur magnétique pH-mètre

turbulent 10 mL de

chlorure de fer III (0,2 mol.L-1)

+ 10 mL d'eau

pH hydroxyde

de sodium 0,5 mol.L-1

(2)

 Noter le pH de début de précipitation.

 Noter le pH de début de saut et le pH de fin de saut..

2) Questions

Exprimer le quotient de réaction Qr1

Sachant que la précipitation commence lorsque Qr1 = K1, calculer le pHthéorique de début de précipitation ( la concentration des composés ioniques dissous étant égale à 0,1 mol.L-1).

Comparer avec la valeur expérimentale trouvée.

 Connaissant le pH du début de saut, calculer la concentration restante d’ions fer III dans la solution à ce moment. Peut-on affirmer que tous les ions ont précipité ?

 Expliquer le saut brutal de pH.

1.4. Précipitation des ions cuivre II :

Reproduire la même manipulation en utilisant une solution de sulfate de cuivre II à 0,2 mol.L-1.

Répondre aux mêmes questions.

1.5. Conclusion :

 Quels sont les domaines de précipitation de chaque ion ?

Proposer une méthode permettant de séparer les ions Cu2+ et Fe3+ dans un mélange.

3. SÉPARATION DES IONS CU2+ ET DES IONS FE3+ DANS UN MÉLANGE : 1.6. Manipulation :

 Reprendre le montage précédent.

Introduire dans le bécher 10 mL de solution de chlorure de fer III à 0,2 mol.L-1 et 10 mL de solution de sulfate de cuivre II à 0,2 mol.L-1.

 Mesurer le pH initial.

Verser ensuite l’hydroxyde de sodium à 0,5 mol.L-1 jusqu’à ce que le pH atteigne une valeur entre le pH de fin de précipitation des ions fer III et le pH de début de précipitation des ions cuivre II.

 Filtrer alors le mélange contenu dans le bécher.

TS spécialité tempfile_2326.doc page 2

Précipitation des ions Précipitation des ions pH

(3)

1.7. Conclusion :

 Quelle est l’espèce éliminée de la solution ? Sous quelle forme est-elle obtenue ?

 Quelle est la couleur du filtrat ? Quelle est l’espèce chimique contenue dans le filtrat ? Comment vérifier qu’il ne contient qu’un type d'ions ?

 L’objectif est-il atteint ? Conclure.

TS spécialité tempfile_2326.doc page 3

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