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Le schéma montre la préparation de l'acide nitrique à partir de l'acide sulfurique et d'un sel de nitrate. Si l'acide nitrique pur est incolore, pourquoi l'acide nitrique préparé ici a-t-il une couleur jaune ? (A) Il y a une partie du produit sulfate présent dans l’acide nitrique. (B) L’acide nitrique a un faible pH et est également de couleur jaune. (C) Du soufre solide est produit lors de la réaction qui dissout l'acide nitrique. (D) Il a été contaminé par du NO2 provenant de la décomposition de l'acide nitrique. (E) Il reste du réactif dans l’acide nitrique produit.
Pour commencer, il serait utile d’écrire une équation chimique équilibrée qui représente la préparation de l’acide nitrique. On nous dit que l’acide sulfurique et un sel de nitrate sont utilisés. Ce sont les réactifs de la réaction chimique. La formule chimique de l’acide sulfurique est H2SO4 aqueux.
Utilisons le nitrate de sodium comme sel de nitrate, dont la formule chimique est NaNO3 solide. Ces deux réactifs sont mélangés dans le ballon à gauche sur le schéma et chauffés doucement. Une réaction de double remplacement a lieu, produisant de l’acide nitrique, HNO3, et un sel, le bisulfate de sodium.
Au fur et à mesure que la réaction se produit, le bisulfate de sodium produit reste dans le ballon. Cependant, ce n’est pas les cas pour l'acide nitrique produit. L’acide nitrique produit dans le ballon de réaction bout à environ 83 degrés Celsius. Le mélange réactionnel est chauffé à moins de 100 degrés Celsius mais est suffisamment chaud pour que l’acide nitrique bout et quitte le ballon sous forme de gaz. HNO3 gazeux passe dans le ballon à droite où il est refroidi à l’aide de l’eau froide et maintenu dans un bain de glace. À ce stade, l’acide nitrique est à l’état liquide. Changeons le symbole d’état de HNO3 en liquide dans notre équation.
Maintenant, faisons une pause pour examiner les choix de réponses. D'après l'équation chimique que nous avons écrite, nous savons que du soufre solide n'est pas produit pendant la réaction. Nous pouvons donc éliminer le choix de réponse (C).
Nous savons également que le bisulfate de sodium produit reste dans le ballon de réaction et ne serait donc pas présent dans le ballon où l’acide nitrique est collecté. Ainsi, nous pouvons également éliminer le choix de réponse (A).
Étant donné que le bisulfate de sodium reste dans le ballon de réaction, il est fort probable que tout sel de nitrate de sodium non utilisé reste également dans le ballon. Et puisque le point d’ébullition de l’acide sulfurique est supérieur à 300 degrés Celsius, s’il en reste dans le ballon de réaction, il y restera. En sachant cela, nous pouvons éliminer le choix de réponse (E).
Voyons maintenant le choix de réponse (B). L'acide nitrique étant un acide fort, son pH est faible. L’acide nitrique très pur est normalement incolore. Cependant, sa valeur de pH n’explique pas pourquoi il apparaît parfois jaune après la préparation. Donc, éliminons le choix de réponse (B).
Cela ne laisse que le choix de réponse (D), qui doit être la bonne réponse. Effaçons les choix de réponse incorrects de l'écran pour discuter des raisons pour lesquelles (D) est la bonne réponse. En réalité, si l'acide nitrique préparé est pur à plus de 95 % ou si la température de réaction est trop élevée pendant la préparation, l'acide nitrique se décomposera. L’un des produits de la décomposition de l’acide nitrique est le dioxyde d’azote, qui a une couleur jaune-brun.
Par conséquent, la raison pour laquelle l’acide nitrique préparé a une couleur jaune dans le schéma est qu’il a été contaminé par le NO2 provenant de la décomposition de l’acide nitrique.
