La gravure à l'eau forte est un procédé de gravure très ancien utilisé par de nombreux artistes tels que Albrecht Dürer (1471-1528) ou Pablo Picasso (1881-1973). Le principe du procédé comporte quatre étapes.

Étape 1: un vernis très fin mais qui résiste aux solutions acides est déposé sur une plaque de zinc.
Étape 2: l'artiste gratte le vernis en faisant un dessin.
Étape 3: la plaque est plongée dans un bain d'acide chlorhydrique. Le dessin est alors gravé en creux dans le zinc.
Étape 4: de l'encre est déposée sur la plaque, de manière à ne remplir que les creux du dessin. On réalise ensuite l'impression sur une feuille de papier à l'aide d'une presse.

L'acide chlorhydrique nécessaire pour l'étape 3 est fabriqué en diluant au préalable de l'acide chlorhydrique commercial dont la fiche de sécurité fournit les informations suivantes :

ACIDE CHLORHYDRIQUE
Dangers
H314 - Provoque de graves brûlures de la peau et de graves lésions des yeux
H335 - Peut irriter les voies respiratoires
Nota: Les conseils de prudence P sont sélectionnés selon les critères de l'annexe 1 du règlement
CE n° 1272/2008.
231-595-7
Source : INRS - Santé et sécurité au travail

Question 1 (3 points) : en choisissant dans la liste suivante, indiquer les équipements de protection que l'artiste doit utiliser pour préparer l'acide chlorhydrique dilué en toute sécurité.

LL'acide chlorhydrique commercial est à 24 %, c'est-à-dire que dans 100 g de cette solution, il y a
24 g d'acide chlorhydrique pur et 76 g d'eau.

Question 2 (6 points): l'artiste prépare la solution d'acide du bain en mélangeant 100 g d'acide
chlorhydrique à 24 % avec 300 g d'eau. Déterminer le pourcentage en acide chlorhydrique pur
dans la solution fabriquée par l'artiste.

Pour comprendre le principe de la gravure à l'eau forte, l'artiste fait appel à un chimiste qui réalise
trois expériences :

• Expérience 1 : le chimiste mesure le $pH$ du bain d'acide avant de plonger la plaque de zinc,

puis lorsque le dégagement gazeux a cessé. Il observe que le $pH$ du bain augmente
légèrement.

• Expérience 2 : le chimiste recueille un peu du gaz qui s'est dégagé et il constate qu'une

détonation retentit lorsqu'il approche une flamme.

• Expérience 3 : le chimiste prélève un échantillon du bain d'acide avant d'y plonger le zinc (état initial), puis lorsque la plaque de zinc a été retirée (état final). Il réalise des tests d'identification d'ions dont les résultats sont les suivants :

Question 3 (12 points) : en exploitant l'ensemble des documents et en s'aidant des données ci-dessous, montrer que le procédé de la gravure à l'eau forte est le siège d'une transformation chimique. Identifier les réactifs et les produits.

Données : tests caractéristiques d'espèces chimiques

Question 4 (4 points) : parmi les quatre propositions suivantes, une seule équation de réaction modélise cette transformation chimique. Indiquer laquelle en justifiant.

Proposition a :
$Zn (s) + H^{+}(aq) \longrightarrow Zn^{2+}(aq) + H_{2} (g)$
Proposition b :
$Zn (s) + 2 H^{+}(aq) \longrightarrow Zn^{2+}(aq) + H_{2} (g)$
Proposition c :
$Zn (s) + H_{2} (g) \longrightarrow Zn^{2+}(aq) + H^{+}(aq)$
Proposition d :
$Zn (s) + H_{2} (g) \longrightarrow Zn^{2+}(aq) + 2 H^{+}(aq)$

Question 1 (3 points) :
On doit porter des gants, des lunettes de sécurité et une blouse.
(c'est une substance corrosive qui “Provoque de graves brûlures de la peau et de graves lésions des yeux” )

L'acide chlorhydrique commercial est à 24 %, c'est-à-dire que dans 100 g de cette solution, il y a 24 g d'acide chlorhydrique pur et 76 g d'eau.

Question 2 (6 points) :
Pour obtenir une solution à 24%, on mélange 24g d'acide chlorhydrique pur à 76 g d'eau.
Dans la solution préparée par l'artiste, il y a :
- 24 g d'acide chlorhydrique pur (venant des 100 g d'acide chlorhydrique à 24%)
- 76 g d'eau (venant des 100 g d'acide chlorhydrique à 24 %)
- 300 g d'eau ajoutée
Il y a donc 24 g d'acide chlorhydrique pur pour un total de 400 g de solution préparée par l'artiste
Cela fait donc une solution de $\frac{24}{400} \times 100 =$ 6 %

Question 3 (12 points) :
L'expérience 1 montre le les ions hydrogène sont consommés car le pH augmente. Ce sont des réactifs.
L'expérience 2 montre qu'un gaz se forme. C'est un produit. Ce gaz est du dihydrogène, car le test à la flamme produit une détonation.
L'expérience 3 montre que des ions zinc se sont formés. Il y a formation d'un précipité blanc en présence de soude. Ce sont des produits.
L'expérience 3 montre que des ions chlorure n'ont pas réagi. Il y a formation d'un précipité blanc en présence de nitrate d'argent à l'état initial et à l'état final. Ce ne sont ni des produits ni des réactifs.
L'étape 3 du procédé de gravure montre le zinc est un réactif: il est consommé.

Question 4 (4 points) :
Résumé de la question précédente :
Réactif: Zinc et ions hydrogène
Produits : ions zinc et dihydrogène
Les 2 propositions correspondent :
Proposition a :
$Zn (s) + H^{+}(aq) \longrightarrow Zn^{2+} (aq) + H_{2}(g)$
Proposition b :
$Zn (s) + 2 H^{+} (aq) \longrightarrow Zn^{2+}(aq) + H_{2} (g)$
Si on tient compte de la conservation de la masse, donc des atomes, seule la proposition b est correcte.