Dosage spectrophotométrique des ions nitrate d'une eau

[Perfectina]

Bonjour,

J'ai un exercice de chimie et j'aimerais que vous m'apportiez de l'aide, car j'en ai bien besoin.

Je vous présente l'énoncé à travers divers documents ainsi que la problématique posée.

Document 1
Les limites et références de qualité des eaux destinées à la consommation humaine, à l'exclusion des eaux conditionnées, sont définies en annexe I du présent arrêté.
doc1.PNG

Document 2
doc2.PNG

Document 3
Lorsque l'on verse une solution d'ammoniac, NH3 (aq), dans une solution contenant des ions Cu²⁺ (aq), on observe que la solution prend une coloration bleue intense due à la formation d'un ion complexe de formule Cu(NH3)4²⁺ (aq), appelé ion tétraamminecuivre (II).
doc3.PNG

Document 4
doc4.PNG

Données
Couples oxydant/réducteur :
NO3^- (aq) / NO(g) ; Cu²⁺ (aq) / Cu (s).

Problème
Une expérience a permis de mesurer l'absorbance de la solution S.eau : A.eau = 0,366. L'eau est-elle potable ?



C'est, selon moi, assez compliqué à résoudre.
Je sais qu'il faut commencer par exploiter, de façon quantitative, la réaction entre le métal cuivre et les ions nitrate en milieu acide.

Pouvez-vous m'aider à déterminer cette réaction ?

Merci à ceux qui voudront bien m'éclaircir, et bonne journée/soirée à tous !
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[Perfectina]

Oulah ! je me rends compte que j'ai totalement oublié comment on écrivait une équation de réaction à partir des demi-équations d'oxydoréduction... Quelqu'un peut me rappeler comment faire ?

[Perfectina]

Ah non en fait j'ai suivi une méthode pour retrouver, je vais essayer d'écrire l'équation. Pourriez-vous me dire si j'ai juste ?

[Perfectina]

J'ai trouvé cette réaction là, je doute qu'elle soit vraie

NO3^- + 6H⁺ + 2,5Cu >>> NO + 3H2O + 2,5Cu²⁺

Je peux vous donner les détails. Le "2.5" trouvé me paraît bizarre. J'espère quand même que j'ai juste...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Perfectina]

Je sais que je me tape un monologue mais bon, je reposte quand même ! (en espérant que ça ne soit pas considéré comme du spam, lol)

Je donne les détails, pour aller plus vite.

• Données :
NO₃^- / NO
Cu²⁺ / Cu

• Demi-équation des ions nitrate :
NO=NO₃^-
NO + 3H₂O = NO₃^-
NO + 3H₂O = NO₃^- + 6H⁺
NO + 3H₂O = NO₃^- + 6H⁺ + 5e^-

• Demi-équation du métal cuivre :
Cu²⁺ = Cu
2e^- + Cu²⁺ = Cu

• Nos deux demi-équations sont :
NO + 3H₂O = NO₃^- + 6H⁺ + 5e^-
2e^- + Cu²⁺ = Cu

Il y a 5 électrons dans la première et 2 dans la deuxième.
Pour équilibrer, je multiplie la première équation par 2, et la deuxième par 5.
Ce qui me donne :
2NO + 6H₂O = 2NO₃^- + 12H⁺ + 10e^-
10e^- + 5Cu²⁺ = 5Cu

• L'équation serait donc :
2NO + 6H₂O + 5Cu²⁺ >>> 2NO₃^- + 12H⁺ + 5Cu



Ai-je juste ?
J'ai modifié quelques trucs par rapport à tout à l'heure, pour trouver l'équation précédente j'avais multiplié par 2,5 pour équilibrer.

[jeanne08]

ton compte de O est faux ...
dans le couple NO3-/NO il faut ecrire NO + 2H2O -> NO3- + 4H+ + 3e- .... petite erreur d'inattention, mais il faut tout reprendre, la methode est bonne !

[Perfectina]

Salut et merci pour ta réponse !

Ah oui effectivement, sale erreur de ma part...

Du coup la réaction serait plutôt la suivante :
2NO + 4H₂O + 3Cu²⁺ >>> 2NO₃^- + 8H⁺ + 3Cu

?


Sinon, il faut ensuite que je dresse un tableau d'avancement :
"Etablir un tableau d'avancement et relier les quantités d'ions nitrate et d'ions cuivre (II)."

Je dois dresser mon tableau à partir de cette équation ?
Je me pose la question car l'énoncé parle des ions cuivre (II) alors que j'ai trouvé l'équation pour le métal cuivre. Est-ce la même chose ?

[moco]

Tu exagères. J'aimerais bien que tu réfléchisses un minimum avant de te lancer tête baissée sur ton clavier, sans vraiment savoir ce que tu vas y faire, ni ce que tu demandes. Tu écris n'importe quoi, tu te corriges 10 minutes plus tard, pour écrire un autre n'importe quoi. Et tu surcharges le forum de tes sottises, que tu corriges l'instant d'après. Les volontaires du Forum ont d'autre chose à faire que de suivre le cheminement de tes élucubrations sans cesse corrigées.
Non. Il ne faut pas exagérer !
Réfléchis avant d'écrire !

[jeanne08]

La réaction faite est la reduction des ions nitrate par le cuivre metal c'est à dire la réaction inverse de celle qui est ecrite. Les dem-iéquations redox sont fictives , seule la réaction bilan qui a lieu dans le sens réaction des ions nitrates sur le cuivre metallique est réelle.
Les ions cuivreII sont les ions Cu2+
Tu vois d'après l'équation ecrite que pour 2 ions NO3- tu fabriques 3 Cu2+ , ce sont ces Cu2+ ( que tu transformes en complexe avec de l'ammoniac) que tu doses finalement. Connaissant le nombre de Cu2+ obtenus tu peux remonter à la quantité de nitrates dans l'eau.

[Perfectina]

moco, je savais bien que mes postes consécutifs, blindés d'erreurs, allaient être mal vus ou considérés comme du spam... D'ailleurs, je cherchais un bouton "modifier" pour me corriger sur le poste initial, malheureusement il n'y en a pas, du coup j'ai été obligée de surenchérir encore et toujours, car je voulais finir l'équation et être corrigée rapidement pour pouvoir vite continuer ! J'éviterai, à l'avenir.

jeanne08, merci pour ta réponse !
J'ai compris ce que tu m'as dit, mais j'ai vraiment du mal à constituer mon tableau d'avancement... Ce qui me bloque considérablement, c'est le fait qu'on ne connaisse pas les quantités de matière... Je ne vois pas comment trouver xmax... D'ailleurs je précise qu'une rubrique "remarque" que j'avais loupé demande de "déterminer la relation entre la quantité de matière en ions cuivre et la quantité de matière en ion nitrate dans l'état final"...

Le tableau d'avancement que j'ai fait est comme ceci pour le moment :


Suis-je sur la bonne piste ?
H2O est "excès" car c'est un solvant.

Comment pourrais-je déterminer la relation entre les quantités de matière ?

[jeanne08]

Tu mets le cuivre solide en excès donc xmax = n (NO3-)/2 ... et tu vas alors t'interesser aux Cu2+ ...

[Perfectina]

Je sais que je réponds assez tard, mais la relation des quantités de matière est-elle bien des ions nitrate et des ions cuivre est bien :

n(NO₃^-) / 2 = n(Cu²⁺) / 3 ?

Sinon, il faudrait ensuite déterminer les concentrations en ions Cu(NH₃)²⁺₄ (aq) des solutions S0, S1, S2 et S3 dont on parle dans le document 2 présents sur le poste initial.

Pour cela, je sais que l'on va devoir déterminer la concentration en ions cuivre Cu2+ dans la solution S'... Seulement, je ne vois pas du tout comment faire...

[Perfectina]

je me permets d'upper

[invited7471d4f]

Coucou j'ai le même exercice mais voila j'arrive à trouver l'équation de réaction comme ce qui est écrit précédemment c'est a dire
2NO3-+8H+ +3Cu = 4H2O + 2NO + 3Cu2+

j'arrive à faire mon tableau d'avancement, jen sors que x max= n (NO3-)/2
puis pour relier les quantités d'ions nitrates et d'ions cuivres j'ai fait :
n(NO3-)/2 = n (Cu ) - 3xmax ( selon mon tableau d'avancement )
n(NO3-)/2 = n (Cu )- 3n(NO3-)/2
donc n(NO3-)/2 + 3n(NO3-) = n ( Cu )
4n(NO3-)/2 = n (Cu)
2n(NO3-)= n(Cu)

ensuite on nous demande de déterminer les concentrations en ions Cu(NH3)42+ des solutions S0 S1 S2 et S3
On a comme document ceci :


( Je suis deséspérement bloqué je suis dessus depuis des heures et je ne vois vraiment pas comment faire, il me manque des trucs .. j'ai essayer avec Vmere *c mere = vfille*cfille sans succés et j'ai aussi essayer de refaire un tableau d'avancement avec la nouvelle équation de réaction : CuSO4,5H2O + 4NH3 > Cu(NH3)42+ + SO42- + 5H2O , mais il me manque trop d'information ... AIDEZ MOI ..

[jeanne08]

Pour aliiciia :
- je ne sais pas ce que tu calcules avec ton tableau d'avancement ... ce qui t'interesse c'est combien du Cu2+ se forment à partir d'un NO3 - ... tu vas voir que nCu2+ = 1.5* n NO3-
- pour la suite : pour préparer S0 tu dissous 0.250g de CuSO4,5H2O ( de masse molaire M calculable) dans 50mL d'eau donc la concentration en Cu2+ est ( 0.250/M) /0.05 = c mol/L
Pour préparer S1 tu mets 7.5 mL de S0 dans 10 mL au total donc tu mets 0.075 *c mol dans 0.010 L ...
a toi de poursuivre
note : dans S1,S2 et S3 on met beaucoup d'ammoniac donc les ions Cu2+ mis sont sous forme de Cu(NH3)4 2+

[invited7471d4f]

Ah donc en fait il ne fallais pas faire avec les Cu mais avec les Cu2+ c'est la que j'avais faux Mais le je vois pas du tout comment tu arrives à nCu2+ =1.5n NO3- .. dans mon tableau d'avancement au niveau final c'est ca

2NO3- + 8H+ +3Cu >> 4H2O + 2NO + 3Cu2+

Xmax n(H+)-8xmax n(Cu)-3xmax n(H2O)+4xmax N(NO)+2xmax n(Cu2+)+3xmax
n(NO3-)/2

après j'avais juste remplacé xmax par n(NO3-)/2 ...
Donc maintenant comment je dois faire ???
POur les solutions j crois que j'ai compris je vais essayer

[invited7471d4f]

Voila mon tableau ca sera plus simple

[jeanne08]

x max = nNO3-initial /2 et nCu2+ formés = 3*xmax donc = 3/2*nNO3- initial

[invited7471d4f]

Merci j'ai compris et donc pour les concentrations j'ai trouvé pour S0 : 0.02mol/L
Pour S1 : 015mol/L
POur S2: 0.10 mol/L
Pour S3 : 0.05 mol/L

Est ce que c'est juste ? j'ai a chaque fois utiliser vmère*cmère=vfille*cfille

Ensuite j'ai fait un graphique sur regressi de A:f(Ci) donc avec les absorbances donné et les concentrations calculé ça me donne un graphique bizarre ..

De gauche à droite il y a S0 S3 S2 S1 .. est ce normal ?

[jeanne08]

tu fais bien attention à tes calculs de concentrations ... il y a des erreurs d'étourderie !

[Perfectina]

J'ai fini tout mon exercice, et à la fin je trouve un peu plus de 4000 mg/L en teneur d'ions nitrate. Est-ce juste ?

Ca me paraît énorme par rapport à la norme de 50mg/L...

[invited7471d4f]

en effet mes résultats sont faux ^^ que des erreurs d'etourderies , pour s0: 0.02 mol/L pour S1 0.015mol/L pour S2: 0.010 mol/L et pour s3: 0.005mol/L ça me fait un joli graphique qui est juste cette fois ci. Mais maintenant qu'on a la concentration des Cu(NH3)42+ comment faire pour avoir la quantité d'ions Cu2+ formé dans le ballon .. je ne vois pas du tout comment trouvé ca étant donné qu'on a chercher la concentration de Cu(NH3)42+ et non pas celle de Cu2+..

[Hommerlefou]

Salut

Tu ne peut pas avoir un Xmax =à u. Quantité de matière sur 2, regarde tes nombre stœchiométrique, tu doit sûrement trouver que ton X Max = no3- tout simplement. J'espère t'avoir aidé.
Sinom quelqu'un peut jeter un coup d'œil à mon post il est presque en tête des sujet de chimie c'est sur un dosage bec de la soude, merci à vous même si vous ne répondaient pas, sa ne fait rien.

[invited7471d4f]

Comme 4eme question j'avais a déterminer les ions Cu2+ en cherchant bien, sachant que la concentre de l'eau en ions Cu(NH3)42+ est de 5.97*10-3 mol/L , j'ai utilisé la relation n=C * V donc n(Cu2+) = 5.97*10-3 *5.0*10-3 = 2.985*10-5mol
Ensuite il fallais chercher la quantité de matière de NO3- , donc n(Cu2+) = 3/2 n(NO3-) donc 2.985*10-5 * 2/3 = 1.99*10-5 mol NO3-
j'ai chercher sa concentration molaire C=n/V donc 1.99*10-5 / 5.0*10-3 ( c'est ici V0 que j'utilise ) = 3.98*10-3 mol/L = C(NO3-)
il fallait terminer par la concentration massique , j'ai donc d'abord chercher la masse
m=M*n
1.99*10-5 * (14.0+3*6.0)= 1.233*10-3 g

donc Cm(concentration massique) NO3-= m/V=1.233*10-3/5.0*10-3 = 0.25676 g/L = 247 mg/L l'eau n'est donc pas potable car > 50mg/L

Mais je n'ai pas utilisé le spectre d'absorption qu'on nous donne .. fallait t'il l'utiliser ??

[invited7471d4f]

Non mes nombres stoechimétrique sont bons j'ai refait 3 fois l'equation ainsi que le tableau, donc voila c'est pas la le probleme .. et on dit bien que le réactif limitant est NO3- et il est marqué dans l'équation comme 2NO3-

[Hommerlefou]

Si c'est 2NO3 tu as 2X Max pour trouver les autre quantités de matière

[invited7471d4f]

Je ne comprend vraiment plus rien ...... !!!! Pfffffff ..

[Hommerlefou]

Ue c'est normal jte fait un exemple: tu as 2NO3 + CO3 --> CO2 +2O2 +2N ( sa n'existe pas en vrai c qu'un exemple)
Ton réactif limitant c'est le NO3 et tu cherche combien de mol de CO2 ce sont forme et bien tu fait n(CO2) -2Xmax.
Metton tu as 0,12 mol de NO3 et 0,50 mol de CO3
Tu fait 2NO3 - 2Xmax = 2* 0,12 - 2*0,12 = o mol
CO3 - Xmax = 0,50- 0,12 = 0,38 mol
Pour choisir un x Max tu prend le plus petit nombre de mol des réactif dans tes donnés
Ensuite pour trouver quel est le réactif limitant tu regarde lequel des 2 résultat est le plus petit e la il ne nous reste plus de NO3 donc c'est bien lui le réactif limitant. J'espère t'avoir un peu écliré

[invited7471d4f]

oui mais alors la question ou il me dise de relier les quantités d'ions nitrates et d'ions cuivre sert à rien .. si NO32- =xmax et donc que 2NO32- =2xmax dans mon tableau d'avancement pour la ligne xmax il aurait fallu mettre 2xmax pour la colone réactif sous 2NO32- ??? ça ne rime vraiment à rien... j'ai vraiment besoin d'aide s'il vous plait et tout le monde se contredit j'ai l'impression de faire du sur place donc si quelqu'un qui saurait vraiment m'aider pour dire quelque chose ....

[invited7471d4f]

si je fais comme tu le pense >> n(NO32-)-2xmax =0 comment mettre ça en relation avec n(Cu2+) = 3xmax ?????? ? Moi qui pensais avoir fini je reviens au début ....