SUJET BAC


3
Technique de dorure




Données

  • Masses molaires : ρ(Au)=\rho(\mathrm{Au})= 19,3 g·cm-3 ;
    ρ(Ag)=\rho(\mathrm{Ag})= 10,5 g·cm-3 ;
  • Masse molaire : M(AuCl3)=M(\text {AuCl}_{3})= 303,3 g·mol-1 ;
  • L’intensité est un débit de charge 1 A == 1 C·s-1 ;
  • La constante de Faraday (FF) est la charge d’une mole d’électrons en coulomb, elle vaut 96 500 C·mol-1 ;
  • Surface d’un cylindre creux :
    S=π(h(D+d)+D2d24)S=\pi(h \cdot(D+d)+\dfrac{D^{2}-d^{2}}{4})
  • Volume d’un cylindre creux :
    V=πhD2d24.V=\pi h \cdot \dfrac{D^{2}-d^{2}}{4}.

Schéma d'un cylindre creux

Doc. 1
Nef de Burghley en vermeil

Nef de Burghley en vermeil

Le vermeil est un métal précieux constitué d’argent (Ag(s))(\mathrm{Ag}(\mathrm{s})) recouvert d’or (Au(s))(\mathrm{Au}(\mathrm{s})). Il est très prisé pour la joaillerie et la coutellerie car il est résistant et ne ternit pas au contact de l’air.
Autrefois, la dorure au mercure permettait sa préparation. Actuellement, la principale méthode de dorure est une technique électrolytique : la galvanoplastie. Il s’agit d’une électrolyse, l’application d’un courant continu dans une solution permet le dépôt sous forme métallique des ions contenus dans la solution d’électrolyse.

Questions

On veut dorer un anneau en argent Ag(s)\mathrm{Ag}(\mathrm{s}) dont les dimensions sont :
  • diamètre extérieur D=D = 1,7 cm ;
  • diamètre intérieur d=d = 1,5 cm ;
  • hauteur h=h = 0,5 cm.

L’anneau en argent Ag(s)\mathrm{Ag}(\mathrm{s}) à dorer est plongé dans un bain contenant 200,0 mL d’une solution de chlorure d’or (Au3+(aq);3Cl(aq))(\mathrm{Au}^{3+}(\mathrm{aq}) \:;\: 3\: \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})) de concentration c(AuCl3)=c(\operatorname{AuCl}_{3})= 1,0 mol·L-1. Une électrode de graphite (ne réagissant pas) est également plongée dans le bain, elle ne sert qu’à la circulation des électrons. Les deux électrodes sont reliées au générateur par deux fils.

1. Faire un schéma du montage sans indiquer à quelles bornes du générateur les fils sont connectés.
Couleurs
Formes
Dessinez ici


2. Donner la demi-équation électronique de la réaction se déroulant à la surface de l’anneau pour que de l’or métal s’y dépose.


3. On procède à l’électrolyse avec un courant de 0,10 A pendant 10 minutes, quelle charge électrique a été délivrée durant l’électrolyse ?


4. Estimer la masse du dépôt et la masse totale de l’anneau après la dorure.


5. Estimer l’épaisseur du dépôt sur l’anneau (on considère qu’il est uniforme).


6. Compte tenu de la quantité de matière restant en solution, peut-on procéder à la dorure d’un second anneau identique avec le même bain ?


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