Sulfures coriaces dans les réactions avec l'acide nitrique : exercices 29 et 31 de l'EGE

Analyse des réactions des sulfures noirs de cuivre, d'argent, de mercure et de plomb avec l'acide nitrique concentré. Règles de sélection des produits et recommandations pour éviter les erreurs à l'examen de chimie.

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Que sont les sulfures réfractaires

On appelle sulfures réfractaires, ou sulfures noirs, quatre sulfures de métaux lourds insolubles : CuS (sulfure de cuivre(II)), Ag₂S (sulfure d'argent), HgS (sulfure de mercure) et PbS (sulfure de plomb). Ils sont tous de couleur noire, ce qui se reflète dans le nom du groupe.

La principale caractéristique de ces composés est leur résistance à l'action des acides non oxydants. Avec l'acide chlorhydrique dilué, l'acide bromhydrique et l'acide sulfurique dilué, la réaction de double échange ne se produit pas : l'ion sulfide est retenu trop fermement dans le réseau cristallin et le sulfure d'hydrogène ne se dégage pas.

En même temps, les sulfures noirs entrent activement dans des réactions d'oxydoréduction avec des oxydants forts. À l'examen, il s'agit presque toujours de la réaction avec l'acide nitrique concentré. L'acide sulfurique concentré et l'acide nitrique dilué ne sont généralement pas inclus dans les questions sur ce sujet.

Deux modèles de réaction d'oxydoréduction

Pour chaque sulfure noir, deux schémas d'oxydation sont formellement possibles :

Les deux schémas sont chimiquement corrects, mais lors de la rédaction de la réponse à l'examen, il est important de choisir celui qui reflète la direction réelle du processus.

Critère thermodynamique de sélection du produit

Toute réaction tend à se dérouler de manière irréversible, c'est-à-dire dans le sens de la formation du produit le moins soluble : un précipité ou un gaz. C'est une conséquence de la thermodynamique : la diminution de la concentration du produit en solution déplace l'équilibre vers la droite. Par conséquent, lors du choix entre les deux modèles, on écrit celui qui présente un composé insoluble parmi les produits.

Cas particulier : le sulfure d'argent

Ag₂SO₄ est formellement un précipité, le premier modèle semble donc logique. Cependant, en présence d'un excès de HNO₃ concentré, le sulfate d'argent neutre ne se forme pas : il se transforme en sel acide soluble, le hydrogénosulfate d'argent. À l'examen, les sels acides ne sont pas attendus dans de telles équations, et la réponse avec Ag₂SO₄ a été rejetée par les experts, ce qui a entraîné des recours.

La seule option d'écriture sûre est selon le deuxième modèle : les produits de la réaction sont AgNO₃, H₂SO₄, NO₂ et H₂O. Le soufre passe entièrement à l'état d'acide sulfurique, l'argent forme un nitrate soluble.

Recommandations de rédaction pour l'examen

Pour réussir les exercices 29 et 31 en toute confiance, il est recommandé de suivre un schéma unique :

Pour l'équilibrage, il convient d'utiliser la méthode des bilans électroniques : le soufre cède 8 électrons (−2 → +6), l'azote capte 1 électron (+5 → +4 dans NO₂).

Points clés

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