Hydrométallurgie du zinc

[invite8f7d6915]

Bonjour à tous, voilà deux heures que je cherche une réponse à mon problème, là je viens de tenter une dizaine de combinaisons de mots clés pour trouver des corrigés au TP problématique sans succès, je viens donc poster sur ce forum en dernier recours.

Alors voilà, on a en données le Qr,eq de la réaction qui suit :
Zn²⁺ + 2OH^- = Zn(OH)₂
K=1.5*10^17

Dans une question précédente nous avions obtenu [Zn²⁺]_i=0.3 mol/L

Nous devons calculer [OH^-]_eq à partir de ces données. Je ne vous donne pas les calculs intermédiaires ; on arrive à :

[OH^-]_eq=Racine(1/K*[Zn²⁺]_eq)

Ce qui, nous permet d'obtenir un certain pH. La question finale étant "calculer la concentration en ions hydroxyde nécessaire pour qu'il y ait apparition dans la solution de Zn(OH)_{2 (s)}. A quel pH ce solide apparaît il ?"

La prof nous a dit que cela se produisait quand Qr=K (ce qui déjà m'avait choqué, le produit pouvant se former et être visible avant K, dans ce cas l'énoncé aurait du indiquer un certain Qr pour lequel le produit serait visible à l'oeil nu, bref) et elle nous a dit qu'on devait reconsidérer l'énoncé en se disant que apparition <=> tout était formé, comme la réaction allait très vite... Je m'en suis satisfait pour continuer...

Cela se complique vraiment dans le CALCUL de [OH^-]_eq, parce que la valeur que l'on a prise était [Zn²⁺] i et non eq, pour le cacul, en fait on a pris la valeur de la concentration qu'on avait calculée et pouf ça devenait la valeur de la concentration à l'équivalence. Là j'ai demandé à la prof des explications mais elle n'a pas su répondre.

Ce qui est troublant c'est que la valeur du pH que l'on trouve n'est pas aberrante (5.7), l'énoncé utilisant cette valeur dans la suite à pu de chose près (5.5).

Aidez moi SVP car je suis complètement perdu par ce point (capital) du TP.
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[HarleyApril]

bonjour
on considère usuellement que lorsque le premier petit pouillème de chtouille de précipité apparaît, sa quantité est négligeable
la concentration en zinc est donc quasiment inchangée par rapport à l'initial
est-ce que ça te semble logique et acceptable comme explication ?
cordialement

[invite8f7d6915]

Je suis d'accord, quand une microquantité de zinc a disparu on néglige la variation de concentration ; MAIS si peu de zinc a disparu, x est très faible et la réaction peu avancée, le système n'est pas à l'équilibre, ce qui donc n'explique pas l'emploi de K.

Comprends tu mes réserves ?

[invite8f7d6915]

Personne ne peut m'éclairer

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

On considère qu'on a un équilibre entre le chouia de précipité , les Zn2+ en solution ( quasi intacts , comme au départ) et les OH- qui se trouvent là en quantité calculée ( on ne sait pas comment ils sont arrivés là ... et ce n'est pas le problème pour l'instant ) ... d'où l'emploi de la constante d'équilibre

[invite8f7d6915]

On considère qu'on a un équilibre entre le chouia de précipité , les Zn2+ en solution ( quasi intacts , comme au départ) et les OH- qui se trouvent là en quantité calculée ( on ne sait pas comment ils sont arrivés là ... et ce n'est pas le problème pour l'instant ) ... d'où l'emploi de la constante d'équilibre

Ton explication justifie parfaitement les calculs entrepris, c'est indéniable.

Toutefois en termes pratiques une contradiction se profile : si la réaction est à l'équilibre au moment où l'on a que très peu de précipité (c'est ce qu'on pose), comment se dépatouiller avec le fait que, en réalité, du précipité continue à se former ? Cette observation nous oblige en effet à dire que, au moment où seul un chouia de précipité était apparu, le système n'était pas à l'équilibre (comme cela est succédé par une évolution spontannée). Ce qui remettrait en question l'utilisation de K.

[invite8f7d6915]

Peut être que j'ai une piste : de l'OH- est ajouté au fur et à mesure de l'expérience (soude), cela signifie que, à chaque petit ajout, le système évolue spontanément jusqu'à l'équilibre, ce qui autorise l'utilisation de K à chaque "abcisse" de l'expérience (Vsoude ajouté). Est ce correct ?

[jeanne08]

Il faut bien comprendre le problème posé : pour quel pH voit on le début de précipitation de l'hydroxyde de zinc ? On dit donc que les Zn2+ sont quasi intacts et qu'il y a très très peu de préccipité donc que le produit de solubilité est vérifié ... etc
Si tu veux calculer à quel pH il reste 1% du zinc initial dans la solution tu vas trouver un pH différent ( tu écris qu'il y a une concentration 100 fois plus faible qu'au départ et que le produit de solubilité est vérifié car il y a du précipité )
Dans ces deux exo on ne sait pas comment on fixe le pH à la valeur indiquée .... et ce n'est pas le problème posé...
Dans la pratique on a une solution de Zn2+ à laquelle on va ajouter de la soude progressivement, on va atteindre très vite ( une goutte peut suffire ... cela dépend des concentrations) le pH du début de précipitation donc faire apparaitre progressivement le précpité au fur et à mesure que l'on ajoute de la soude en faisant la réaction quasi-totale Zn2+ + 2OH- -> hydroxyde solide , le pH de la solution va très peu augmenter pendant cette opération, il y aura un saut en fin de précipitation , quand la "goutte" de soude ajoutée alors s'accumule .