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Teneur en azote ammoniacal dans l'eau



  1. #1
    Kastapuce

    Teneur en azote ammoniacal dans l'eau


    ------

    Bonjour!

    Je suis étudiante en BTS Gestion et Protection de la Nature, et en train de plancher sur un devoir de chimie, mes années de lycée remontant un peu...


    énoncé:

    On cherche à vérifier la teneur en azote ammoniacal de l'eau du site. On considérera que l'azote ammoniacal est entièrement sous forme d'ion ammonium NH4+.

    Mode opératoire:

    1) L'eau étant trop chargée en azote ammoniacal, on effectue une dilution. On prélève 20ml d'eau à analyser, puis on l'introduit dans une fiole jaugée de 500ml et on complète avec de l'eau distillée (solution A)

    2) On prélève 100ml de solution A que l'on introduit dans un ballon avec un réfrigérant à eau.

    3) -Après addition d'une solution de soude (Na+ + OH-) et chauffage, les ions ammonium sont transformés en gaz ammoniac.
    - Le gaz ammoniac est receuilli après barbotage dans 10ml d'acide (H3O+ + Cl-) de concentration 10-2 mol/L additionnés de 5 gouttes de rouge de méthyle.

    4) L'excès d'acide est dosé par une solution de soude de concentration 10-2 mol/L (8.6ml de soude pour obtenir l'équivalence

    Question 1: On se propose tout d'abord d'écrire les équations bilan des réactions se produisant lors de ce dosage

    Réponse 1:

    (1) soude et ion ammonium
    NH4+ + OH- = NH3 + H2O

    (2) ammoniac et acide chlorhydrique
    NH3 + H3O+ --> NH4+ + H2O

    (3) excès d'acide e soude
    H3O+ + OH- --> 2H2O


    Qu'en pensez-vous? Désolée si cela parait simpliste, mais comme dit plus haut, mes bases de chimie se font vieilles et je suis pas très sûre de moi...
    Merci de votre attention

    -----

  2. #2
    dggchim

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Bonsoir Kastapuce,

    Bienvenue au club
    (1) soude et ion ammonium
    NH4+ + OH- = NH3 + H2O
    (2) ammoniac et acide chlorhydrique
    NH3 + H3O+ --> NH4+ + H2O
    (3) excès d'acide e soude
    H3O+ + OH- --> 2H2O
    Réponses OK

  3. #3
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Bonsoir dggchim et merci de ta réponse!

    J'ai un peu poursuivi, et voici ce qu'il en ressort...

    Question 2:

    1. En utilisant les résultats du dosage de l'excès d'acide, calculer la quantité d'ions hydronium H3O+ en excès

    2. Calculer la quantité totale d'ions hydronium apportés par les 10ml de la solution d'acide chlorhydrique de concentration 10-2mol.L

    3. En déduire la quantité d'ions hydronium qui a réagi avec le gaz ammoniac NH3

    4. Calculer la massez d'azote N contenue dans 100ml de la solution A. Retrouver la teneur en azote ammoniacal, exprimée en mg/L d'azote, de l'eau analysée. Exprimer ce résultat en mol/L

    5. En vous référant au document 3 et aux résultats de l'analyse, déterminer la teneur de l'eau analysée en ammoniac libre NH3. Exprimer ce résultat en m.mol/L puis en mg/L

    Réponse 2:

    1. n(H3O+) = 8,6.10-5 moles

    2. n(H3O+) = 10-4 moles

    3. Quantité de départ: 10-4 moles
    Quantité en excès: 8,6.10-5 moles

    10-4 - 8,6.10-5 = 1,4.10-5moles ont réagi avec le gaz NH3

    4. On a 1,4.10-5moles d'acide chlorhydrique qui a réagi avec NH3
    Donc 1,4.10-5moles de NH3 présent dans la solution
    Donc 1,4.10-5moles prélevés dans la solution A
    Soit 1,4.10-5moles d'azote qui ont réagi dans les 100ml de solution A

    m = 19,6.10-5g

    Teneur en azote ammoniacal: (19,6.10-2)/(100.10-3) = 19,6.10-4 mg/L



    A partir de là... ça coince, je ne vois pas comment transformer ce résultat en mol/L... pouvez-vous m'éclairer?

  4. #4
    dggchim

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    1. n(H3O+) = 8,6.10-5 moles

    2. n(H3O+) = 10-4 moles

    3. Quantité de départ: 10-4 moles
    Quantité en excès: 8,6.10-5 moles

    10-4 - 8,6.10-5 = 1,4.10-5moles ont réagi avec le gaz NH3

    4. On a 1,4.10-5moles d'acide chlorhydrique qui a réagi avec NH3
    Donc 1,4.10-5moles de NH3 présent dans la solution
    Donc 1,4.10-5moles prélevés dans la solution A
    Soit 1,4.10-5moles d'azote qui ont réagi dans les 100ml de solution A

    m = 19,6.10-5g
    jusque là c'est ok pour moi

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Oui, mais...

    Citation Envoyé par Kastapuce Voir le message
    je ne vois pas comment transformer ce résultat en mol/L... pouvez-vous m'éclairer?

  7. #6
    dggchim

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    je continue
    m = 19,6.10-5g
    soit 19,6 -2 mg pour 100ml de solution A
    a multiplier par 5 car la solution a complète équivaut à 500ml
    a multiplier par 50 car correspond à 20ml d'eau à analyser et on veut connaitre la concentration pour 1 litre
    19,6 -2 mg X5 X50 = 49 mgN(NH3)/ litre d'eau à analyser
    en mole par litre division par 14 soit 3,5 -3mole/l ou 3,5 mM

  8. #7
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    woot, j'ai dû relire plusieurs fois ta réponse, mais j'ai plutôt bien compris...
    Merci de ton aide!

    (et pardonne moi d'avoir répondu sans attendre la suite de ton message... )

  9. #8
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Re-bonsoir,

    encore besoin d'aide... pour la dernière question.

    Le document 3 présente un tableau "pourcentage d'ammoniac libre NH3 par rapport à la concentration (en mol/L) d'azote ammoniacal en fonction du pH et de la température"

    En colonne des valeurs de pH (6, 6.5, 7, ..., 8.5)
    En lignes des valeurs de température (1, 2, 3, ..., 30)

    Je ne comprends pas le "rapport à la concentration" puisqu'il n'apparaît pas sur le tableau...

  10. #9
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    petit up, personne n'a une idée?

  11. #10
    dggchim

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Bonsoir Kastapuce,

    Difficile de répondre sans voir ton tableau
    en voici un autre :http://fins.actwin.com/aquatic-plant.../msg00124.html
    attention température en degré Farenheit

    Sinon tu peux calculer le rapport NH3/NH4+ en fonction du pH
    le pKa de NH4OH est de 9,2(wikipedia)

    formule générale de la dissociation d'un acide :
    Ka -->HA<=> H+ + A-
    avec Ka= (H+) x (A-)/(HA)
    (ici HA= NH4+ et A-=NH3 et NH4+ <=> H++ NH3

    (H+)=(HA)/(A-) x Ka
    ou
    pH=log((A-)/(HA))+pKa
    Quand le pH=Pka (A-)=(HA)
    donc a pH =9,2 le rapport (A-)/(HA)= 1 et A-(NH3)=50%
    en variant le pH on obtient les autres concentrations:

    Si pH-pKa = -2 pH =7,2 rapport (A-)/(HA)= 0,01 et NH3=1%*
    Si pH-pKa = -1 pH =8,2 rapport (A-)/(HA)= 0,1 et NH3=10%*
    Si pH-pKa = 0 pH = 9,2 rapport (A-)/(HA)= 1 et NH3=50%
    Si pH-pKa = 1 pH =10,2 rapport (A-)/(HA)= 10 et NH3=90%*
    Si pH-pKa = 2 pH =11,2 rapport (A-)/(HA)= 100 et NH3=99%*
    * les calculs sont approximatifs

    le pH de la solution de départ détermine donc le rapport ou le %

  12. #11
    Kastapuce

    Re : Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

    Bonsoir,
    Je viens de trouver la réponse à l'aide d'une amie...
    La prochaine fois, je relirais mes documents avant de bloquer bêtement.
    Merci pour tes conseils

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