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Extraction et recyclage : vrai ou faux, Memory, texte à trous et remets dans l'ordre

2nde › Physique-Chimie › Le cuivre . Teste tes connaissances en quelques minutes, sans inscription : la correction s'affiche à chaque réponse.

Affirmation 1 / 19Score : 0
La chalcopyrite a pour formule \(\ce{CuFeS2}\).
Révision : les 19 affirmations corrigées

  1. La chalcopyrite a pour formule \(\ce{CuFeS2}\).

    Vrai — La chalcopyrite est le minerai courant de cuivre cité dans le cours et sa formule est \(\ce{CuFeS2}\).

  2. La flottation produit un concentré riche en cuivre.

    Vrai — La flottation sépare les minéraux utiles de la gangue et donne un concentré riche en cuivre.

  3. Le rôtissage transforme exclusivement les sulfures en oxydes sans dégager de \(\ce{SO2}\).

    Faux — Le rôtissage convertit les sulfures en matte/oxydes et dégage du \(\ce{SO2}\) comme dans l'équation du cours.

  4. L'électroaffinage fait dissoudre l'anode et déposer le cuivre à la cathode.

    Vrai — En électroaffinage l'anode se dissout en \(\ce{Cu^{2+}}\) et le cuivre se dépose pur à la cathode.

  5. La réaction simplifiée de rôtissage est \(\ce{2 CuFeS2 + 5 O2 -> Cu2S + 2 FeO + 3 SO2}\).

    Vrai — Le cours donne cette équation simplifiée pour illustrer le rôtissage des sulfures.

  6. En électroaffinage l'anode subit \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\).

    Vrai — Le cours précise que l'anode se dissout selon \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\).

  7. En électroaffinage on n'a que la réaction cathodique \(\ce{Cu^{2+} + 2 e^- -> Cu}\) sans dissolution d'anode.

    Faux — L'électroaffinage implique à la fois la dissolution de l'anode et la réduction cathodique de \(\ce{Cu^{2+}}\).

  8. Recycler du cuivre économise environ \(\sim90\%\) d'énergie par rapport à l'extraction primaire.

    Vrai — Le cours indique un ordre de grandeur d'économie d'énergie d'approximativement \(\sim90\%\).

  9. La concentration par flottation suit le concassage et le broyage.

    Vrai — Le schéma du cours montre d'abord concassage & broyage puis flottation pour obtenir un concentré.

  10. Le cuivre utilisé pour les fils provient uniquement de l'extraction minière.

    Faux — Le cours précise que le cuivre des fils provient soit de l'extraction minière, soit du recyclage.

  11. La flottation donne du cuivre métallique pur prêt pour les fils électriques.

    Faux — La flottation produit un concentré minéral riche en cuivre, pas du cuivre métallique pur.

  12. Une mole de \(\ce{Cu2O}\) donne 1 mole de cuivre métallique.

    Faux — L'équation bilan du cours montre que \(\ce{Cu2O + H2 -> 2 Cu + H2O}\), donc 1 mole de \(\ce{Cu2O}\) donne 2 moles de Cu.

  13. La masse molaire du cuivre utilisée est \(63{,}55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).

    Vrai — Le cours donne la valeur usuelle \(M(\mathrm{Cu})=63{,}55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).

  14. La fraction massique théorique de Cu dans \(\ce{Cu2O}\) est environ \(0{,}888\).

    Vrai — Le calcul du cours donne \(127{,}10/143{,}10\approx0{,}888\) pour la fraction massique.

  15. Si on réduit 2 moles de \(\ce{Cu2O}\) on obtient théoriquement \(127{,}1\,\mathrm{g}\) de cuivre.

    Faux — Deux moles de \(\ce{Cu2O}\) donnent 4 moles de Cu soit \(4\times63{,}55=254{,}2\,\mathrm{g}\), pas 127{,}1 g.

  16. Le rôtissage est une opération d'hydrométallurgie.

    Faux — Le rôtissage est un procédé thermique, donc de pyrométallurgie, pas d'hydrométallurgie.

  17. Le recyclage élimine complètement la pollution liée à la production primaire.

    Faux — Le cours précise que le recyclage réduit fortement la pollution mais ne la supprime pas totalement.

  18. Les impuretés comme l'or et l'argent restent parfois en anode sous forme de boues.

    Vrai — Le cours signale que certaines impuretés demeurent en anode et forment des boues lors de l'électroaffinage.

  19. La pyrométallurgie comprend l'électroaffinage comme étape thermique.

    Faux — L'électroaffinage est une étape électrométallurgique (électrolyse), distincte des procédés thermiques de pyrométallurgie.

Les 10 notions à retenir
Chalcopyrite
Minerai courant de formule \(\ce{CuFeS2}\).
Flottation
Séparation des minéraux utiles de la gangue.
Rôtissage
Traitement thermique convertissant sulfures en matte/oxydes.
Électroaffinage
Affinage par électrolyse déposant du cuivre très pur.
Concentré
Produit riche en cuivre issu de la flottation.
Gangue
Matériaux non utiles séparés du minerai.
Pyrométallurgie
Procédés à haute température pour extraire le cuivre.
Impuretés en anode
Métaux comme or et argent formant des boues.
Fraction massique
Part de masse de Cu dans \(\ce{Cu2O}\), \(\approx0{,}888\).
Économie énergie
Recyclage économise de l'ordre de \(\sim90\%\) d'énergie.
Les 14 phrases à connaître

  1. Le minerai courant appelé chalcopyrite a pour formule \(\ce{CuFeS2}\).

    La chalcopyrite est un sulfure de cuivre et de fer de formule \(\ce{CuFeS2}\), mentionnée dans le cours.

  2. La première étape après l'extraction minière est le concassage et le broyage.

    Le concassage et le broyage préparent le minerai pour augmenter la surface avant concentration.

  3. La méthode qui sépare les minéraux utiles de la gangue et produit un concentré est la flottation.

    La flottation est la technique de concentration citée dans le cours qui donne un concentré riche en cuivre.

  4. La pyrométallurgie comprend des opérations comme le rôtissage des sulfures.

    Le rôtissage transforme les sulfures en matte ou en oxydes dans les étapes pyrométallurgiques.

  5. Après rôtissage on obtient souvent une matte ou un oxyde de cuivre.

    La matte est un produit intermédiaire riche en sulfures obtenu après traitement thermique des sulfures.

  6. L'étape qui purifie le cuivre par dissolution de l'anode et dépôt à la cathode est l'électroaffinage.

    L'électroaffinage (électrolyse) est l'étape d'affinage donnant du cuivre très pur pour applications électriques.

  7. L'équation d'anode simplifiée est \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\).

    En électroaffinage l'anode se dissout selon \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\), comme indiqué dans le cours.

  8. La masse molaire du cuivre utilisée dans les calculs est \(63.55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).

    Le cours donne la valeur usuelle de la masse molaire du cuivre: \(M(\mathrm{Cu})=63.55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\).

  9. La fraction massique théorique de Cu dans \(\ce{Cu2O}\) vaut environ \(0.888\).

    Le calcul montre \(\dfrac{127.10}{143.10}=0.888\) soit environ 88,8% de cuivre dans \(\ce{Cu2O}\).

  10. Deux moles de \(\ce{Cu2O}\) donnent théoriquement \(254.2\,\mathrm{g}\) de cuivre.

    Deux moles de \(\ce{Cu2O}\) donnent 4 moles de Cu soit \(4\times63.55=254.2\,\mathrm{g}\).

  11. Le recyclage du cuivre permet une économie d'énergie de l'ordre de \(\sim90\%\).

    Le cours indique un ordre de grandeur d'économie d'énergie d'environ \(\sim90\%\) pour le recyclage du cuivre.

  12. Une erreur fréquente est de confondre le minerai et le métal.

    Le cours précise qu'un minerai contient des composés (sulfures, oxydes), pas du cuivre métallique pur.

  13. Les impuretés précieuses comme l'or et l'argent peuvent rester en anode sous forme de boues.

    Pendant l'électroaffinage, les impuretés denses se déposent souvent en boues à l'anode.

  14. Les étapes principales résumées sont concassage, flottation, pyrométallurgie et électroaffinage.

    Le récapitulatif du cours liste l'électroaffinage (affinage par électrolyse) après les étapes pyrométallurgiques.

Les 6 séries dans le bon ordre

Remettre les étapes de production primaire du cuivre dans l'ordre (de la mine au cuivre pur).

  1. Mine
  2. Concassage et broyage
  3. Flottation (concentré)
  4. Rôtissage
  5. Affinage (électrolyse)
  6. Cuivre pur

Le cours décrit la chaîne mine → concassage/broyage → flottation → rôtissage → affinage par électrolyse → cuivre pur.

Ordonner les étapes simplifiées de l'électroaffinage (du côté anode au dépôt).

  1. Dissolution de l'anode: \(\ce{Cu -> Cu^{2+} + 2 e^-}\)
  2. Migration des ions \(\ce{Cu^{2+}}\) dans l'électrolyte
  3. Réduction et dépôt sur la cathode: \(\ce{Cu^{2+} + 2 e^- -> Cu}\)

L'électroaffinage implique d'abord la dissolution de l'anode, puis le transport des ions et enfin la réduction au cathode.

Ranger les étapes du recyclage du cuivre dans l'ordre logique.

  1. Collecte des déchets
  2. Tri et séparation
  3. Fusion et retrait des impuretés
  4. Affinage
  5. Refabrication de produits

Le recyclage commence par la collecte, suit le tri, un traitement thermique et un affinage avant la refabrication.

Classer ces masses du plus petit au plus grand (valeurs données dans le cours).

  1. \(16.00\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\) (O)
  2. \(63.55\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\) (Cu)
  3. \(127.10\,\mathrm{g}\) (2 moles de Cu)
  4. \(143.10\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\) (\(\ce{Cu2O}\))
  5. \(254.2\,\mathrm{g}\) (4 moles de Cu)

Les valeurs numériques du cours ordonnent clairement ces masses du plus petit au plus grand.

Ordre des transformations des sulfures en pyrométallurgie (début → fin).

  1. Sulfures dans le minerai
  2. Rôtissage en présence d'oxygène
  3. Formation de SO2 et de matte
  4. Conversion en oxyde et sortie pour affinage

Le rôtissage oxyde les sulfures, produit du SO2 et une matte qui sera convertie avant l'affinage.

Remettre ces étapes de concentration dans l'ordre (préparation du concentré).

  1. Concassage et broyage
  2. Flottation
  3. Obtention du concentré riche en cuivre

Après concassage/broyage, la flottation sépare la gangue et produit le concentré mentionné dans le cours.

Revoir le cours, les quiz et les exercices de la fiche