Teneur en azote ammoniacal dans l'eau

[invite2c04f613]

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
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[dggchim]

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

[invite2c04f613]

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?

[dggchim]

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

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2c04f613]

Oui, mais...

je ne vois pas comment transformer ce résultat en mol/L... pouvez-vous m'éclairer?

[dggchim]

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

[invite2c04f613]

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... )

[invite2c04f613]

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...

[invite2c04f613]

petit up, personne n'a une idée?

[dggchim]

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 %

[invite2c04f613]

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