titrage de Al(OH)3 par la soude

[inviteafbe07e6]

bonjour,
dans un sujet de tp de chimie inorganique, il y a un point qui me semble flou, si quelqu'un pourrait m'éclairer svp :
Dans un bécher, il faut introduire 50 mL d'une solution acidifiée de sulfate d'aluminium 0.10M et puis effectuer un dosage avec de la soude à 0.5M.
Après apparition d'un précipité, remplacer la soude à 0.5 par celle à 2M, on observe alors une dissolution du précipité.
après avoir eu la courbe pH=f(nombre de moles NaOH)
précipité à 24ml puis dissolution du précipité à 22.5 mL de NaOH à 2M
on me demande de calculer les produits de solubilités de Al(OH)3
J'ai les équations : Al(OH)3 (s) = Al3+ + 3 OH- Ks=[OH-]^3*[Al3+]
Al(OH)3 (s) + OH- = [Al(OH)4]-
Est ce que je suis sur la bonne voie si je me sers du graphique pour déterminer la concentration de OH- ? en me servant de l'équation
pH=14+logC ???
par contre pour le Kd, je suis complètement perdue
merci d'avance.
-----

[invite8c5a3589]

Bon, j' espère que ca t' aidera, voila... en milieu acide, au départ, tu as des ions Al3+( dont la concentration est a déterminer, non ?), ensuite, tu ajoutes des HO-(la soude, tu sais, NaOH) alors, dans un premier temps, il se passe la réaction Al3+ + 3 HO- ---- Al(OH)3(s) quand elle est complete, tu vois ton solide (précipité) apparaitre, maintenant tu rajoutes un solution de NaOH bien plus concenrée (2M), alors il se passe la réaction : Al(OH)3(s) + HO- ---- Al(OH)4-(aq) (ton solide disparait quand tout al(OH)3(s) a été transformé en Al(OH)4-(aq), qui est en solution...... Non, en fait c' est impossible de tout expliquer... mais j' espère que rien que ca t' aura éclairci...

[invite6d04eabb]

Bon, j' espère que ca t' aidera, voila... en milieu acide, au départ, tu as des ions Al3+( dont la concentration est a déterminer, non ?), ensuite, tu ajoutes des HO-(la soude, tu sais, NaOH) alors, dans un premier temps, il se passe la réaction Al3+ + 3 HO- ---- Al(OH)3(s) quand elle est complete, tu vois ton solide (précipité) apparaitre, maintenant tu rajoutes un solution de NaOH bien plus concenrée (2M), alors il se passe la réaction : Al(OH)3(s) + HO- ---- Al(OH)4-(aq) (ton solide disparait quand tout al(OH)3(s) a été transformé en Al(OH)4-(aq), qui est en solution...... Non, en fait c' est impossible de tout expliquer... mais j' espère que rien que ca t' aura éclairci...

pour le 1er saut de pH je dirai que l'on a ninitial Al3+ = n versé HO- / 3

mais je ne pense pas qu'on puisse utiliser cette premiere equivalence car il n'y a plus de Al3+ !!!!

la 1ere demi equivalence peut etre ?
on peut avoir la concentration des HO- avec la lecture du pH et le Ke

la concentration des Al3+ = nAl3+ restant / Vtotal

[invitecc28040c]

Ks=[Al³⁺][OH^-]³

[OH^-], tu le sais grâce au pH
[Al³⁺], tu fais un tableau d'avancement pour connaître la quantité d'Al³⁺ à l'équilibre

Pour Kd,
Tu exprimes le K de la 2e réaction de 2e façons, l'une en fonction des concentrations, l'autre en fonction de Kd et Ks
De même tu fais un tableau d'avancement de la réaction pour connaître la quantité de complexe à l'équilibre, la quantité d'ions hydroxyde, tu le connais grâce au pH.

Tu as tout ce qu'il faut pour calculer Kd

Pour information, d'après les tables, pKs=33 et pKs=35 ; cela te permettra de vérifier tes calculs

Bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6d04eabb]

Ks=[Al³⁺][OH^-]³

[OH^-], tu le sais grâce au pH
[Al³⁺], tu fais un tableau d'avancement pour connaître la quantité d'Al³⁺ à l'équilibre

Pour Kd,
Tu exprimes le K de la 2e réaction de 2e façons, l'une en fonction des concentrations, l'autre en fonction de Kd et Ks
De même tu fais un tableau d'avancement de la réaction pour connaître la quantité de complexe à l'équilibre, la quantité d'ions hydroxyde, tu le connais grâce au pH.

Tu as tout ce qu'il faut pour calculer Kd

Pour information, d'après les tables, pKs=33 et pKs=35 ; cela te permettra de vérifier tes calculs

Bon courage

tu te places en quel point de la courbe pour appliquer Ks=al3+ * ho- au cube?

[invitecc28040c]

A l'équivalence !

petite erreur de ma part pKs=33 et pKd=35

[inviteafbe07e6]

merci pour vos réponses
cependant :
"[OH-], tu le sais grâce au pH" qu'est ce que tu entends par là : c'est bien la formule que j'ai pris ou pas pH=14+log[OH-] ??
et puis je vois pas trop : "Pour Kd,
Tu exprimes le K de la 2e réaction de 2e façons, l'une en fonction des concentrations, l'autre en fonction de Kd et Ks
De même tu fais un tableau d'avancement de la réaction pour connaître la quantité de complexe à l'équilibre, la quantité d'ions hydroxyde, tu le connais grâce au pH."

[inviteafbe07e6]

j'avais un début pour le calcul de Kd :
K=[Al(OH)4-]/[OH-]^4.[Al3+]
mais vu que j'ai pas la concentration de Al(OH)4- j'étais un peu bloquée

[moco]

Je résume. On dose 50 mL de solution acide de sulfate d'aluminium 0.10 M avec NaOH 0.5 M. Il apparaît un début de précipité à 24 mL. On remplace la soude à 0.5 par celle à 2M, et on observe alors une dissolution du précipité à 22.5 mL.

Première chose. Ta solution initiale contient un nombre de moles de sulfate d'aluminium égal à n = cV = 0.10·0.05 = 0.005 mole Al₂(SO₄)₃. Comme chaque molécule de Al₂(SO₄)₃ libère 2 ions Al³⁺ dans l'eau, le nombre de mole de ion Al³⁺ sera le double, soit 0.010 mole.
La première addition de soude (24 mL de soude 0.5 M) sert à détruire l'acide en excès. 24 mL de NaOH 0.5 M contient 0.012 mole NaOH, ce qui a détruit 0,012 mole d'acide. Ce qu'il y a de curieux c'est que ce calcul ne sera pas utilisé par la suite.
La prochaine goutte produit l'apparition du précipité Al(OH)₃. A ce moment, le volume total est de 74 mL et la concentration en ion Al³⁺ est de : [Al³⁺] = n/V = 0.010/0.074 = 0.135 M.
A ce moment, il te faut connaître le pH de la solution, pour aller plus loin. Moi je ne le connais pas. Mais toi, tu dois le connaître. Admettons qu'il est égal à 4.2 (je l'invente). Dans ce cas [H⁺] = 10^-4,2 = 6.3 10^-5
Donc la concentration [OH^-] se tire de la formule que tu cites,e t on obtient :
[OH^-] = 10-14/[H+] = 1.6 10^-10
Même si tu pars d'un autre pH, les calculs sont les mêmes !
Le produit de solubilité s'obtient en faisant le produit de la concentration en ion Al³⁺ (qui vaut 0.135 M) par le cube de la concentration en OH^- que je/tu viens de calculer.
Tu me suis ?

Il reste la 2ème partie du problème.
On ajoute encore 22.5 mL de NaOH 0.5 M, soit un nombre de moles de 0.01125 mol NaOH. Il a fallu donc 0.001125 moles de ions OH^- pour précipiter et dissoudre 0.010 mole de ion Al³⁺.
C'est un bien étrange problème que tu as là !

Il me paraît même impossible. En effet, pour former 0.01 mole Al(OH)₃ il faut 0.030 mole de NaOH. Et pour former Al(OH)₄^-, il faut 0.04 mole de OH^-. Or on ne les a pas, ces 0.04 mole de OH^-. On n'a que 0.01125 mole.

Il y a une erreur quelque part dans les données !

[moco]

Je viens de faire une erreur dans mes calculs. J'ai oublié qu'on changeait la concentration de NaOH. Je reprends, au moment où je disais "Il reste la 2ème partie du problème".

On ajoute encore 22.5 mL de NaOH 2 M, soit un nombre de moles de 0.045 mol NaOH. Il a fallu donc 0.045 moles de ions OH- pour précipiter et dissoudre 0.010 mole de ion Al³⁺.
Pour former 0.01 mole Al(OH)₃ il faut 0.030 mole de NaOH. Et pour former Al(OH)₄^-, il faut 0.04 mole de OH^-. Or on a introduit 0.045 mole de OH-, donc il y en a 0.005 de trop.

Au moment où tout est redissous, le volume est de 96.5 mL. il y a en solution
0.005 mol de OH^-, 0.01 mole de ion Al(OH)₄^-. Il reste à trouver le nombre de mole de Al(OH)₃.

Finis la suite. Moi, je fatigue !

[invite6d04eabb]

Je résume. On dose 50 mL de solution acide de sulfate d'aluminium 0.10 M avec NaOH 0.5 M. Il apparaît un début de précipité à 24 mL. On remplace la soude à 0.5 par celle à 2M, et on observe alors une dissolution du précipité à 22.5 mL.

Première chose. Ta solution initiale contient un nombre de moles de sulfate d'aluminium égal à n = cV = 0.10·0.05 = 0.005 mole Al₂(SO₄)₃. Comme chaque molécule de Al₂(SO₄)₃ libère 2 ions Al³⁺ dans l'eau, le nombre de mole de ion Al³⁺ sera le double, soit 0.010 mole.
La première addition de soude (24 mL de soude 0.5 M) sert à détruire l'acide en excès. 24 mL de NaOH 0.5 M contient 0.012 mole NaOH, ce qui a détruit 0,012 mole d'acide. Ce qu'il y a de curieux c'est que ce calcul ne sera pas utilisé par la suite.
La prochaine goutte produit l'apparition du précipité Al(OH)₃. A ce moment, le volume total est de 74 mL et la concentration en ion Al³⁺ est de : [Al³⁺] = n/V = 0.010/0.074 = 0.135 M.
A ce moment, il te faut connaître le pH de la solution, pour aller plus loin. Moi je ne le connais pas. Mais toi, tu dois le connaître. Admettons qu'il est égal à 4.2 (je l'invente). Dans ce cas [H⁺] = 10^-4,2 = 6.3 10^-5
Donc la concentration [OH^-] se tire de la formule que tu cites,e t on obtient :
[OH^-] = 10-14/[H+] = 1.6 10^-10
Même si tu pars d'un autre pH, les calculs sont les mêmes !
Le produit de solubilité s'obtient en faisant le produit de la concentration en ion Al³⁺ (qui vaut 0.135 M) par le cube de la concentration en OH^- que je/tu viens de calculer.
Tu me suis ?

Il reste la 2ème partie du problème.
On ajoute encore 22.5 mL de NaOH 0.5 M, soit un nombre de moles de 0.01125 mol NaOH. Il a fallu donc 0.001125 moles de ions OH^- pour précipiter et dissoudre 0.010 mole de ion Al³⁺.
C'est un bien étrange problème que tu as là !

Il me paraît même impossible. En effet, pour former 0.01 mole Al(OH)₃ il faut 0.030 mole de NaOH. Et pour former Al(OH)₄^-, il faut 0.04 mole de OH^-. Or on ne les a pas, ces 0.04 mole de OH^-. On n'a que 0.01125 mole.

Il y a une erreur quelque part dans les données !

si j'ai bien compris avant la 1ere equivalence on dose l'acide
a la 1ere equivalence apparait le précipité
entre les 2 equivalences le precipité se forme de plus en plus
à la 2eme equivalence il n'y a plus de Al3+ donc le precipité ne peut plus grossir et là on commence a former le complexe
c'est bien ça ?

[invitecc28040c]

I'm back.

Je remercie Moco pour ces explications, qui m'ont aussi aidées

A la première équivalence, on a donc la première apparition du précipité. La quantité en Al³⁺ n'a donc pas changé jusqu'ici.
[Al³⁺]=0,135 mol/L
[OH^-]=10^-10 mol/L

On trouve pKs = 31

A la deuxième équivalence, on a la disparition du précipité pour former le complexe. Toute la quantité d'Al³⁺ s'est précipité juste avant.

Tu as cette réaction : Al(OH)₃ + OH^- = Al(OH)₄^-

Or et

d'où

[OH^-]=10^-4 mol/L (pH à l'équivalence)

Toute le précipité disparaît pour former le complexe, donc la quantité de complexe vaut 0,010 mol
d'où [Al(OH)₄^-] = 0,1 mol/L

Tu as tout ce qu'il te faut pour sortir Kd

et on trouve pKd=34

[inviteafbe07e6]

Je viens de faire une erreur dans mes calculs. J'ai oublié qu'on changeait la concentration de NaOH. Je reprends, au moment où je disais "Il reste la 2ème partie du problème".

On ajoute encore 22.5 mL de NaOH 2 M, soit un nombre de moles de 0.045 mol NaOH. Il a fallu donc 0.045 moles de ions OH- pour précipiter et dissoudre 0.010 mole de ion Al³⁺.
Pour former 0.01 mole Al(OH)₃ il faut 0.030 mole de NaOH. Et pour former Al(OH)₄^-, il faut 0.04 mole de OH^-. Or on a introduit 0.045 mole de OH-, donc il y en a 0.005 de trop.

Au moment où tout est redissous, le volume est de 96.5 mL. il y a en solution
0.005 mol de OH^-, 0.01 mole de ion Al(OH)₄^-. Il reste à trouver le nombre de mole de Al(OH)₃.

Finis la suite. Moi, je fatigue !

merci moco, j'ai tout compris si seulement tous les profs expliquaient aussi bien j'aurais pas de problème de compréhension mais bon j'avoue que le problème cette fois vient de moi
merci aux autres aussi