Réalisez une production structurée pour déterminer la masse de cuivre souhaitée et décrire avec précision la composition finale du milieu réactionnel.

Step 1: Écrire l'équation chimique équilibrée La réaction de réduction de l'oxyde de cuivre (CuO) par le carbone (C) produit du cuivre (Cu) et du dioxyde de carbone (CO₂), qui est le gaz qui trouble l'eau de chaux. $CuO(s) + C(s) \longrightarrow Cu(s) + CO_2(g)$

Step 2: Calculer les masses molaires des réactifs et produits En utilisant les données fournies: $M(C) = 12 \text{ g/mol}$, $M(O) = 16 \text{ g/mol}$, $M(Cu) = 63.5 \text{ g/mol}$. $M(CuO) = M(Cu) + M(O) = 63.5 g/mol + 16 g/mol = 79.5 g/mol$ $M(C) = 12 g/mol$ $M(Cu) = 63.5 g/mol$ $M(CO_2) = M(C) + 2 \times M(O) = 12 g/mol + 2 \times 16 g/mol = 12 g/mol + 32 g/mol = 44 g/mol$

Step 3: Calculer les quantités initiales de réactifs en moles Masse initiale de CuO = 39.75 g Masse initiale de C = 6 g $n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{39.75 g}{79.5 g/mol} = 0.50 mol$ $n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{6 g}{12 g/mol} = 0.50 mol$

Step 4: Déterminer le réactif limitant et le rendement théorique en cuivre D'après l'équation équilibrée, 1 mole de CuO réagit avec 1 mole de C. Puisque nous avons 0.50 mol de CuO et 0.50 mol de C, les deux réactifs sont présents en proportions stœchiométriques. Il n'y a pas de réactif limitant; les deux seront entièrement consommés. La quantité de cuivre produite sera basée sur la quantité de réactifs consommés. $n(Cu) = n(CuO) = 0.50 mol$ Calculer la masse de cuivre produite: $m(Cu) = n(Cu) \times M(Cu) = 0.50 mol \times 63.5 g/mol = 31.75 g$

Step 5: Comparer le rendement théorique avec la masse de cuivre souhaitée La masse de cuivre souhaitée est de 20 g. La masse de cuivre que l'expérience peut produire est de 31.75 g. Puisque $31.75 g > 20 \text{ g}$, l'expérience permet d'obtenir la masse de cuivre souhaitée.

Step 6: Décrire la composition finale du milieu réactionnel • Cuivre (Cu): La masse de cuivre produite est de 31.75 g. • Oxyde de cuivre (CuO): Tout l'oxyde de cuivre a réagi, il ne reste donc 0 g de CuO. • Carbone (C): Tout le carbone a réagi, il ne reste donc 0 g de C. • Dioxyde de carbone (CO₂): D'après l'équation, 1 mole de CuO produit 1 mole de CO₂. $n(CO_2) = n(CuO) = 0.50 mol$ Le volume de CO₂ produit (à l'aide du volume molaire $V_m = 22.4 \text{ L/mol}$): $V(CO_2) = n(CO_2) \times V_m = 0.50 mol \times 22.4 L/mol = 11.2 L$ Il se forme 11.2 L de dioxyde de carbone.

En conclusion, l'expérience permet d'obtenir la masse de cuivre souhaitée (20 g), car elle produit 31.75 g de cuivre.

La composition finale du milieu réactionnel est: • 31.75 g de cuivre (Cu) • 11.2 L de dioxyde de carbone (CO₂) • 0 g d'oxyde de cuivre (CuO) non réagi • 0 g de carbone (C) non réagi

L'expérience permet d'obtenir la masse de cuivre souhaitée. La composition finale du milieu réactionnel est: • 31.75 g de cuivre (Cu) • 11.2 L de dioxyde de carbone (CO₂) • Absence de réactifs (CuO et C)

Final Answer: L'expérience permet d'obtenir la masse de cuivre souhaitée. La composition finale du milieu réactionnel est: • 31.75 g de cuivre (Cu) • 11.2 L de dioxyde de carbone (CO₂) • Absence de réactifs (CuO et C)