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Solubilité : limite de pH



  1. #1
    Freders

    Solubilité : limite de pH


    ------

    Bonjour,
    Pour étudier le rôle et l'influence du pH sur la solubilité, j'ai trouvé un exercice s'y référant.

    A une solution contenant les ions Ba2+ (10-2 M) et Sr2+ (10-2 M), on ajoute du chromate CrO42- (O,1M).
    Entre quelles limites doit-on maintenir le pH de la solution pour que le chromate de baryum soit complètement précipité à 10-3 près sans que le chromate de strontium ne précipite?

    On donne :
    Ks (BaCrO4) = 10-9,7
    Ks (SrCrO4) = 10-4,4
    HCrO4-/CrO42- pKa = 6,4
    Il y a pas mal d'exercices dans ce genre, il doit y avoir une "méthode" pour résoudre ce genre de problème... mais là je ne vois pas où peut intervenir H3O+ ou OH-.

    Merci d'avance pour votre aide !

    -----

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  3. #2
    moco

    Re : Solubilité : limite de pH

    Il faut partir de l'idée que la concentration maximum en CrO42- doit être donnée par le produit de solubilité de SrCrO4.
    Cette concentration maximale admissible vaut
    [CrO42-]max = Ks(SrCrO4)/[Sr2+] = 10-4.4/10-2 = 10-2.4.
    Or la concentration en CrO4 total est de 0.1 M. C'est plus grand que ce qu'on vient de trouver. Il faut donc faire disparaître une partie de ces chromates en ajoutant des ions H+, selon la réaction inverse de celle qui définit le Ka de HCrO4-, soit :
    HCrO4- --> CrO42- + H+
    On pose Ka et on remplace. Cela donne, si x est [H+] :
    Ka = [CrO42-][H+]/[HCrO4-] = 10-2.4 x/(0.1 - 10-2.4)
    Tu tires x de cette équation. Et tu obtiens, si mes calculs sont bien faits :
    x = [H+] = 10-5

  4. #3
    Freders

    Re : Solubilité : limite de pH

    Alors je suis OK jusque là :

    Ka = [CrO42-][H+]/[HCrO4-] = (10-2,4 x [H+] )/ (0,1 - 10-2,4 )

    avec Ka = 10-Pka = 10-6,4

    Je trouve [H+] = [10-6,4 x (0,1 - 10-2,4 ) ] / 10-2,4 = 9,6.10-6...

    Et ensuite, j'applique la formule d'un acide fort?

  5. #4
    moco

    Re : Solubilité : limite de pH

    Tu tires le pH en prenant le log de x !!!

  6. #5
    Freders

    Re : Solubilité : limite de pH

    -log x plutot ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Freders

    Re : Solubilité : limite de pH

    Et pour trouver l'autre borne de la limite du pH, on fait de la même façon, mais avec BaCrO4 ?

    Merci !
    Dernière modification par Freders ; 15/06/2010 à 18h29.

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  10. #7
    Freders

    Re : Solubilité : limite de pH

    Pour information, la réponse est : 2,75 < pH < 5,05

    On trouve environ pH = 5 en faisant -log [H+] avec [H+] = 9,6.10-6.

    J'ai essayé d'utiliser la même technique pour trouver l'autre borne, à savoir environ 2,75... mais quand je fais le calcul, je trouve une valeur de pH négatif...

  11. #8
    jeanne08

    Re : Solubilité : limite de pH

    - tu écris que le produit de solubilité de BaCrO4 est verifié ( il y a du solide) et que la concentration de Ba2+ est inférieure ou égale à 10^-5 ( le millième de ce qu'elle était ) : cela va te donner [CrO4]> 10^-4,7
    - tu écris qu'il n'y a pas de solide SrCrO4 donc que le produit de solubilité n'est pas atteint et que la concentration en Sr2+ est 0,01 cela va te donner [CrO4] < 10^-2,4
    - tu vois donc que le chromate est essentiellement sous forme HCrO4 - et [HCrO4-] ~ 0,1
    - Ka est toujours vérifié .... tu vas donc trouver un intervalle de pH pour que cette précipitation sélective ait lieu .

  12. #9
    Freders

    Re : Solubilité : limite de pH

    Exact ! c'est tout à fait ça !!
    MERCI !

    J'ai donc essayé de reproduire cette "méthode" sur un autre exercice, mais cette fois-ci ça ne marche pas.. enfin j'ai du raté quelque chose plutôt...

    On désire séparer sélectivement du cadnium et du zinc par l'intermédiaire de la précipitation des sulfures par barbotage de sulfure d'hydrogène H2S dans la solution contenant 10-2 moles des chlorures de chacun de ces métaux.
    Entre quelles limites la valeur du pH de la solution doit-elle être maintenue pour que le sulfure de cadnium soit complètement précipité (tolérance à 1% près) sans que le sulfure de zinc ne précipite?

    On donne :
    |Cd2+||S2-| = 10-27,8
    |Zn2+||S2-| = 10-21,6
    [H2S] = 10-1
    H2S / HS- K1 = 10-7
    HS- / S2- K2 = 10-13
    Le truc c'est que là c'est un diacide H2S... et ça me perturbe ^^

    Merci de prendre toujours autant de temps pour m'aider, c'est vraiment sympa de votre part !!

  13. #10
    jeanne08

    Re : Solubilité : limite de pH

    - tu vas raisonner de la même façon et trouver un encadrement pour la concentration en S2-
    - la concentration en H2S est fixée à 0,1 mol/L car H2S dissous est toujours en équilibre avec H2S gaz
    - le lien entre la concentration en H2S , la concentration en S2- et le pH s'obtient en faisant le produit Ka1*Ka2 et ne t'occupe pas des HS- ... il y en a plus ou moins cela va dépendre du pH, dans ce genre d'exercice on ne cherche pas à savoir par quelle technique on fixe le pH mais on sait qu'on va fixer le pH ...

  14. #11
    lili137

    Re : Solubilité : limite de pH

    Bonjour,

    Citation Envoyé par jeanne08 Voir le message
    - tu écris que le produit de solubilité de BaCrO4 est verifié ( il y a du solide) et que la concentration de Ba2+ est inférieure ou égale à 10^-5 ( le millième de ce qu'elle était ) : cela va te donner [CrO4]> 10^-4,7
    - tu écris qu'il n'y a pas de solide SrCrO4 donc que le produit de solubilité n'est pas atteint et que la concentration en Sr2+ est 0,01 cela va te donner [CrO4] < 10^-2,4
    - tu vois donc que le chromate est essentiellement sous forme HCrO4 - et [HCrO4-] ~ 0,1
    - Ka est toujours vérifié .... tu vas donc trouver un intervalle de pH pour que cette précipitation sélective ait lieu .
    Pourquoi dis-tu que la concentration de Ba²+ est < ou = à 10^-5?
    Pourquoi ne pas utiliser la vraie concentration de Ba²+?

  15. #12
    jeanne08

    Re : Solubilité : limite de pH

    parce que on veut précipiter les Ba2+ presque totalement ( il doit en rester au plus 10^-3 de ce qu'il y avait au départ ) soit 10 ^-5 mol/L

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  17. #13
    lili137

    Re : Solubilité : limite de pH

    Merci beaucoup!

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