Résolution exercice (résine/dosage)

[invitef38136fc]

Bonjour,
je n'ai pas fait de chimie depuis longtemps, et cette année, pour nous rappeller de bons souvenirs, on a eu le droit à une journée de TP de chimie.
Je n'ai pas trop eu de soucis avec les manips, car il y avait le protocole, mais j'ai un peu plus de mal pour les questions. Si quelqu'un peut m'aider, je lui en serait reconnaissante !!

Les RESINES
" le dosage d'une solution de sulfate de calcium peut se ramener à un dosage acido-basique dans la mesure où on remplace les ions Ca2+ par des ions H3O+ au moyen d'une résine cationique. Utiliser la résine cationique sous la forme resH bien rincée à l'eau. Introduire 5mL de solution saturée de CaSO4. Faire éluer dans un erlen. Rincer la colonne avec de l'eau jusqu'à neutralité. Doser l'éluat par une solution de soude 0,01M. Faire une seconde détermintation. Ecrire la réaction d'échange puis déterminer successivement les nombres de moles de H3O+, Ca2+, SO42-, ainsi que la valeur du Ks de CaSO4."

Mes résultats :
dosage 1 : V=17.1mL
dosage 2 : V=17,3mL
réaction : sol(nCa2+)+res(2nH+)--> res(nCa2+)+sol(2nH+) (je pense)
j'ai compris qu'il fallait que je détermine le n de H3O+ pour résoudre le problème, mais je n'arrive pas à savoir quelle formule utiliser dans quel sens ?
car je pense que n Ca2+ = 2n H3O+
et que Ks de CaSO4 = [Ca2+]*[SO42-]=[Ca2+]²
Et que je trouve [Ca2+] grâce à celle de H3O+ ?
Bref je suis perdue !

Merci d'avance pour votre aide


LN
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[laurisa]

salut,

Pour commencer, ta réaction, c'est

2Res(H⁺) + Sol(Ca²⁺ + SO₄^2-) => Res₂(Ca²⁺) + Sol(2H⁺ + SO₄^2-)

Tu remplaces le Ca2+ de ta solution par le H+ de la résine et en sortie,tu as donc du H+ dans ta solution et le Ca2+ sur la résine (avec les coeff. stoech.)

En sortie, tu doses, les H+ par OH-, donc en moles
n(H+) = n(OH-)=C(OH-) x Véq.
_____= 2n(SO₄^2-)
_____= 2n(Ca2+)

Et comme tu es partie de 5mL de CaSO4, tu connais les concentrations dans ta solution de départ.
Pour le reste... As-tu un précipité de CaSO4 dans ta solution initiale? Parceque sans précipité, pas de Ks! sinon tu applique ta formule.

[invitef38136fc]

merci laurisa,

je ne comprend pas trop la réaction que tu as écris, pourquoi le res2(Ca2+) ?
2Res(H+) + Sol(Ca2+ + SO42-) => Res2(Ca2+) + Sol(2H+ + SO42-)
Sinon oui il y avait un précipé, c'était une solution saturée.
Si j'applique ce que tu m'as dit, j'obtiens :
n (H+) = 0,01 * 17,1.10-3 = 1,71.10-4
(car soude à 0,01M)
donc n (Ca²+)= n (SO4²-) = 1,71.10-4 / 2 = 8,55.10-5
donc [Ca²+]=8,55.10-5 / 5.10-3 = 0,171
d'où Ks = [Ca2+]²=0.171²=2,92.10-4 ??
(la prof a dit qu'on devait trouvé une valeur entre 2 et 3 .10-4, donc ça serait possible)
D'ailleurs il faut le comparer avec la "vraie" valeur du Ks, qui est en 10-5. Quelqu'un peut-il m'indiquer la valeur précise de ce Ks du CaSO4 ?

est-ce correct ?

merci

LN

[laurisa]

merci laurisa,

je ne comprend pas trop la réaction que tu as écris, pourquoi le res2(Ca2+) ?

Parceque les résines ont des formules chimiques!! il peut s'agir par exemple de groupes SO₃^2- greffés sur un polymères...
Si tu écris Res(H+), tu considères que ta résine est monochargée Res^- + H⁺, donc pour fixer Ca2+, il te faut engager 2 sites de ta résine 2Res^- + Ca²⁺ donc Res₂(Ca2+).
C'est un détail, ce qui n'allait pas dans ta réponse, c'était les "n".

Si j'applique ce que tu m'as dit, j'obtiens :
n (H+) = 0,01 * 17,1.10-3 = 1,71.10-4
(car soude à 0,01M)
donc n (Ca²+)= n (SO4²-) = 1,71.10-4 / 2 = 8,55.10-5
donc [Ca²+]=8,55.10-5 / 5.10-3 = 0,171
d'où Ks = [Ca2+]²=0.171²=2,92.10-4 ??

ça doit être juste, mais ça manque d'unité tout ça...

Quelqu'un peut-il m'indiquer la valeur précise de ce Ks du CaSO4 ?

dans une table, j'ai pKs=4,6

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef38136fc]

merci !

pour les unités, pas de souci, je les ai bien indiqué sur ma feuille. Seule énigme, est-ce que le Ks a une unité ?
Et quelle est la formule pour passer du pKs au Ks ?

merci


LN

[laurisa]

En générale, le Ks est donné sans unité. Ce qui n'empeche pas qu'il en a une!
et pour ne pas tout donner tout cuit, sache que le "p" est une fonction et qu'on passe de Ks à pKs de la même façon qu'on passe de [H+] à pH...

[mach3]

En générale, le Ks est donné sans unité. Ce qui n'empeche pas qu'il en a une!

non! pas d'unité, la vrai formule du Ks d'un solide AB par exemple est :



où et sont les activités de A et B qui sont des grandeurs sans unités car définie par le rapport entre la concentration et la concentration de l'état de référence, corrigé par le terme qui est le coefficient d'activité. Dans le cas de l'étude des solutions diluées, on choisi une solution molaire comme état de référence et on peut considèrer que le coefficient d'activité est de 1. cela revient donc à dire que le Ks est le produit des concentrations de A et de B dans ce cas, mais ce produit est sans unité (on divise des mol²/L² par des mol²/L²)
Le Ks, comme toute autre constante thermodynamique est sans unité. Lui mettre une unité se fait mais c'est une erreur par rapport à la vraie définition qui provient de la minimisation de l'enthalpie libre par égalisation des potentiels chimiques, pour ceux que ça interesse :

on a à l'équilibre pour un solide AB qui se dissocie en A+B en solution :



étant le potentiel chimique de i ( à température, pression et quantités de matière autres que celles de i constantes)

le potentiel chimique peut s'écrire comme :



avec le potentiel chimique de l'état de référence (celui pour lequel l'activité vaut 1)

on a donc :



d'où :





l'activité du solide AB constante (c'est un solide de composition définie), on a :



m@ch3

[Thrr-Gilag]

Ou plus simplement Ks n'a pas d'unité parce que l'écriture
Ks = [A] [B] est un abus de langage.

En fait , où C0 est la concentration de référence, càd une concentration de 1 mol/L, dans l'approximation où l'on assimile l'activité à une concentration.