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EXPÉRIENCE 6
Synthèse de composés du cuivre
But:
Effectuer la transformation de l'élément cuivre en divers produits, par synthèses
successives.
Objectifs de l'expérience:
Maîtriser plusieurs techniques analytiques.
a) Solubiliser un métal à l'aide d'un acide fort.
b) Précipiter un ion métallique sous forme d'hydroxyde.
c) Réduire une solution ionique afin d'obtenir le métal correspondant.
Généralités
L'expérience suggérée peut-être représentée sous forme de l'organigramme suivant:
Cu ------> Cu(NO3)2 ------> Cu(OH)2
<------CuSO4 <------ CuO
Il s'agit effectivement d'une boucle. L'élément de départ est une quantité connue de
cuivre métallique. L'action d'un acide fort sur ce métal produira une solution aqueuse de nitrate
de cuivre. Les ions cuivriques seront ensuite précipités sous forme d'hydroxyde de cuivre.
L'hydroxyde sera transformé en oxyde et séparé de la solution par filtration. L'oxyde solide sera
solubilisé à l'aide de l'acide sulfurique pour donner une solution aqueuse de sulfate de cuivre.
Finalement, on retourne au cuivre métallique par une réaction de réduction des ions cuivriques à
l'aide de zinc métallique. Le cuivre obtenu est séché et pesé. Une comparaison avec la masse
initiale de cuivre permettra d'évaluer l'efficacité des différentes réactions chimiques ainsi que la
dextérité de l'expérimentateur.

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1. Solubilisation du métal
 Sur une balance analytique, peser exactement, environ 1.0 g de cuivre métallique.
Vous pouvez peser le métal dans un bécher de 100mL, sec et propre.
 La mise en solution qui suit doit être effectuée sous la hotte.
 Ajouter 5 mL d'acide nitrique concentré au bécher contenant le cuivre métallique.
 Placer un verre de montre sur le bécher.
 Le cuivre devrait se dissoudre en une dizaine de minutes.
Observer et noter cette réaction de solubilisation. La réaction chimique est:
Cu + 4HNO3 -----> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Quel est l'état physique des réactifs et des produits de cette réaction? (solide, gaz,
solution).
 Si le cuivre n'est pas complètement solubilisé, ajouter 2 mL de HNO3 concentré.
Remettre le verre de montre puis chauffer doucement sur une plaque chauffante.
 Lorsque la solubilisation est complète laisser refroidir et diluer la solution en ajoutant
très lentement 30 mL d'eau distillée.
 Transférer la solution dans un bécher de 250 mL en utilisant deux portions de 10 mL
d’eau pour rincer le bécher de 100 mL. En opérant de cette façon tout le cuivre est
transféré dans le bécher de 250 mL.
2. Précipitation sous forme d'hydroxyde puis transformation en oxyde.
 Placer une tige de verre propre dans le bécher. Tout en agitant, ajouter, lentement, à
l'aide d'un cylindre gradué 10 mL de NaOH 6M. On ajoute la base par petites
quantités successives. Le pH de la solution augmentera pour devenir basique.
L'ion cuivrique précipite sous forme d'hydroxyde en milieu basique.
Cu(NO3)2 + 2NaOH ------> Cu(OH)2 (s) + 2NaNO3

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Noter la nature et la couleur du précipité.
La séparation ainsi que la purification d'un précipité gélatineux tel que le Cu(OH)2 est
difficile et pas très efficace. Le produit gélatineux retient des sels solubles qui sont
difficilement éliminés par lavage à l'eau distillée.
Pour remédier à cette situation, on transforme l'hydroxyde de cuivre, Cu(OH)2, en oxyde
de cuivre, CuO. Le Cu(OH)2 se décompose par la chaleur pour former le CuO qui est
beaucoup moins gélatineux.
 Dans la hotte, sur une plaque chauffante, chauffer votre solution d'hydroxyde de
cuivre, Cu(OH)2.
ATTENTION! Il faut agiter continuellement la solution avec une tige de verre ou un
agitateur magnétique pour éviter une ébullition irrégulière qui donnerait des
projections de la solution.
 Chauffer jusqu'à ébullition et baisser la température de la plaque chauffante pour
maintenir une ébullition douce.
 Continuer le chauffage pour transformer tout l'hydroxyde de cuivre (bleu) en oxyde de
cuivre (noir).
 Filtrer à vide votre précipité sur un entonnoir de type Buchner dans lequel vous aurez
mis un papier filtre de dimension appropriée.
 Laver le précipité avec trois portions de 10 mL d'eau distillée.
 Utiliser l'eau de lavage pour transférer le CuO de votre bécher vers le filtre.
 Si nécessaire, utiliser des portions supplémentaires d'eau de lavage.
3. Transformation de l'oxyde en sulfate du cuivre.
La prochaine étape consiste à solubiliser l'oxyde en ajoutant l'acide sulfurique pour former
le sulfate de cuivre soluble en milieu aqueux.
 Utiliser un bécher de 100 mL propre.
 Transférer le CuO dans ce bécher.
 Solubiliser le CuO restant sur le Buchner ou la tige de verre avec une solution tiède
d'acide sulfurique diluée, H2SO4 2M (10 mL).

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 Utiliser une autre portion de H2SO4 2M pour solubiliser l'ensemble du CuO. Si
nécessaire, chauffer légèrement afin de faciliter la mise en solution.
La solution bleu qui en résulte de sulfate du cuivre, CuSO4 est ionique; SO4 2- et Cu2+
qui existe sous forme hydraté en solution aqueuse Cu(H2O)42+ .
 Assurez-vous qu'il ne reste plus de CuO solide. Laisser refroidir la solution.
4. Transformation des ions cuivriques en cuivre métallique.
Une réaction d'oxydo-réduction sera utilisée pour cette transformation. Pour effectuer la
réduction des ions Cu2+ il faut une source d'électrons.
Cu2+ (aq) + 2e- ------> Cu (s)
le zinc, Zn, métallique peut réduire les ions Cu2+ tout en étant oxydé
Zn (s) -----> Zn2+ (aq) + 2e-
la réaction globale sera
Zn (s) + Cu2+ (aq) -----> Zn2+ (aq) + Cu (s)
 Prendre le bécher contenant la solution aqueuse de sulfate de cuivre et ajouter, par
petits portions, 1.5 g (balance analytique) de poudre de zinc.
 Agiter avec une tige de verre jusqu'à la disparition de la couleur bleue des ions Cu2+ .
À ce point, les ions Cu2+ ont été transformés en Cu métallique et le zinc, qui a réagi, en
ZnSO4. Sachant que le Zn était en excès, on retrouve au fond du bécher, un mélange de
Zn et de cuivre.
Pour récupérer le cuivre seulement, il faut éliminer le zinc en le transformant sous forme
d'ions Zn2+ solubles.
 Par petites portions, tout en agitant ajouter 10 mL de HCl 6M, à votre bécher.
Le zinc métallique réagit avec l'acide chlorhydrique pour donner du chlorure de zinc et de
l'hydrogène (réaction redox).

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Zn (s) + HCl ----> ZnCl2 + H2 (g)
 Si la réaction est trop lente, il faut chauffer la solution légèrement.
 Laisser le cuivre se déposer dans le bécher et décanter la solution.
 Laver le cuivre avec des portions de 20 mL d'eau distillée. Attention de ne pas perdre
de cuivre par lavage et décantation.
 Peser un bécher de 100 mL propre et sec, sur la balance analytique.
 Transférer votre cuivre métallique dans ce bécher en utilisant le minimum d'eau.
 Chauffer légèrement afin d'évaporer l'eau. Laisser refroidir.
 Peser le bécher et calculer la quantité de cuivre métallique récupérée.
 Calculer le pourcentage récupéré.
Donner toutes les équations des réactions. Expliquer le résultat de votre pourcentage de
récupération.