Exercice précipitation

[invitef758fea2]

Bonsoir,

Je suis en train de préparer le labo de chimie pour la semaine prochaine et je n'arrive pas à faire un des exos:

Prélever 5 ml d'une solution de sulfate de magnésium 0.1 M et ajouter 5 ml d'une solution d'ammoniac 0.5 M. Calculer la masse de NH4Cl nécessaire pour dissoudre le précipité.


Nombre de moles initialement présents dans la solution:

C° (MgSO4) = 0.1 M V = 0.005 L n° (Mg++) = 0.0005

C° (NH3) = 0.5 M V = 0.005 L n° (NH4+) = 0.025

V(total de la solution) = 0.01 L


Réaction de précipitation:

NH3 + H2O => NH4+ + OH-

Mg++ + 2OH- => Mg(OH)2 (précipite)


Produit de solubilité:

Ks (Mg(OH)2) à 25°C: 1 * 10^-11

Qs = [Mg++] * [OH-]²

[Mg++] = n° (Mg++)/V(total)

= 0.0005/0.01

= 0.05 (je ne sais pas si je dois utiliser la concentration initiale en Mg++ (0.1 M) ou bien celle que je viens de calculer (en fonction du volume total de la solution) pour la suite de l'exercice?

Intervention du pH pour calculer [OH-]

NH3 = base faible.

pH = 7 + 1/2 pKa + 1/2 log C°(base) (est-ce bien la concentration initiale (0.5 M) en NH3 que je dois utiliser?)

= 7 + 1/2 * 9.25 + 1/2 log (0.5)

= 11.47

[H3O+] = 10^-[OH-] = 10^-11.47

[OH-] = 10^-14 / [H3O+] = 10^-14 / 10^-11.47 = 0.002951.



Qs = 0.05 * 0.002951 = 0.000000435 > Ks => précipitation de Mg(OH)2


On utilise la formule du produit de solubilité:

Ks = [Mg++][OH-]²

10^-11 = 0.05 (en fonction du volume total) * [OH-]²


[OH-]² = racine carrée (Ks / [Mg++]) = 0.00001414.

On rajoute NH4Cl à la solution:

On a donc un mélange tampon.

pH = pKa - log n(NH4+) / n(NH3) (le nombre de moles initial?)

11.47 = 9.25 - log n(NH4+) / 0.025

n(NH4+) = 0.0001506

MM (NH4+) = 18

m (NH4+) = 0.0027 grammes.


Est-ce correct? Je pense m'être trompée dans les concentration, je mélange tout et je ne sais jamais si je dois utiliser la concentration initiale (celle donnée dans l'énoncé) ou bien la concentration en fonction du volume total de solution).

Merci de votre aide!
-----

[jeanne08]

Tu mélanges un peu les quantités de matière ( en mol) et les concentrations (en mol/L ) mais ton raisonnement est correct .

- départ on met des Mg2+ et de l'ammoniac
concentration initiale de Mg2+ : 0,05 mol/L concentration de NH3 : 0,025 mol/L ( regarde les nombres de mol etle volume total )
-- on calcule le pH de la solution d'ammoniac qui réagit sur l'eau comme tu l'as ecrit : pH =1/2 pKa + 7 + /log 0,025 = 10,8 donc [OH-] ~10^-3
-- on voit que Q = [Mg2+]*[OH]^2 ~ 5*10^-8 > Ks donc il y a du precipité

- on ajoute NH4+ ( sans variation de volume) . C'est un acide donc le pH va diminuer donc la concentration en OH- va diminuer et le précipité se redissout.
-- on est à la limite de redissolution ( tous les Mg2+ sont en solution mais il reste une très très faible quantité de précipité donc Ks est vérifié )
10^-11 = [Mg2+]*[OH-]^2 avec[ Mg2+]= 0,05 mol/L
d'où le pH ...
Or dans un mélange NH4+ /NH3 le pH vérifie comme tu l'as ecrit pH= 9,25 + log[NH3]/[NH4+]
d'où la concentration en mol/L de NH4+ ( ajoutée) , d'ou la quantité en mol dans les 0,01L d'ou la masse de NH4Cl ajoutée ...