L'eau en chimie minérale

[invite07d5fe18]

Bonjour,

Je m'entraine à une épreuve et j'ai trouvé un questionnaire mais je ne suis pas sure de certaines réponses. Pourriez-vous m'aider s'il vous plait. 3questions. les questions. 9,18,19

a) Lorsque l'eau est en contact avec l'atmosphère, elle dissout les gaz atmosphériques : à saturation, leur concentration c s'écrit : c = kH.P°.x
- kH est une constante caractéristique du gaz qui dépend de la température.
- P° est la pression atmosphérique (on prendra 1 bar ou 105 Pa).
- x est la fraction volumique du gaz envisagé dans l'atmosphère.
A 15 °C, on donne : Pour le dioxyde de carbone KH = 3,4.10 –2 mol.L–1.bar–1 et x = 3,7.10 –4
Pour le dioxygène : KH = 2,8.10 –3 mol.L–1.bar–1 et x = 0,2


Question 4 : Calculer, à saturation, la concentration c1 du dioxyde de carbone et la concentration c2 du dioxygène dans l'eau.

b) En solution aqueuse, le dioxyde de carbone, que l'on notera (CO2)aq est un acide dont la base conjuguée est l'ion hydrogénocarbonate HCO3–.

Question 9 : Sachant que et que la réaction précédente est la seule à considérer, déterminer le pH d'une eau maintenue au contact de l’atmosphère, à saturation en dioxyde de carbone. (Utilisation de la question 4).

J'ai mis pH= pKa mais je ne suis pas sure. Je pensais qu'à saturation [HCO3-] était nulle ???

3°) Cinétique de dissolution

Les gaz ne se mettent pas instantanément en saturation dans l'eau : si on désigne par cs la concentration à saturation et par c0 la concentration à l'instant initial (t = 0), la concentration à l'instant t peut s'écrire : c(t)= cs+(c0+cs) exp(-kt) où k est une constante qui dépend du gaz, de la température et qui varie suivant que l'on a une eau stagnante ou une eau courante.
Pour le dioxygène et l'eau d'un lac, on prendra k = 0,04 h-1 à la température atmosphérique moyenne.
Lors d'une pollution organique accidentelle, la concentration en dioxygène est divisée par 10 et tombe donc à c0 = cs/10.

Question 18 : Déterminer le temps t1 nécessaire pour que la concentration en dioxygène c(t1) atteigne la valeur 0,8.cs.

Là je sèche totalement, je pensais qu'il me manquait une valeur???

Question 19 : Quelle conclusion pouvez-vous en tirer ?


Merci pour votre aide précieuse
Bonne soirée
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[moco]

On ne peut pas t'aider, car il nous manque trop de données, par exemple, le pKa de l'acide carbonique, la concnetration de CO2 dans l'air atmosphérique

[ArtAttack]

On ne peut pas t'aider, car il nous manque trop de données, par exemple, le pKa de l'acide carbonique, la concnetration de CO2 dans l'air atmosphérique

x est la fraction volumique du gaz envisagé dans l'atmosphère ...
A 15 °C, on donne : Pour le dioxyde de carbone KH = 3,4.10 –2 mol.L–1.bar–1 et x = 3,7.10 –4

Le pKa doit dépendre du KH.

[invite07d5fe18]

Ah oui désolé, il manquait un bout de la question 9.

"Sachant que pK1= 6.4 et que...."
La réaction précédente correspond à HCO3-+H3O+ --> CO2 +2H2O
Et j'ai trouvé [CO2] à saturation= 0.13mol.L-1

Je pense que c'est mieux comme ça.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- pour calculer la concentration en CO2 à saturation il faut utiliser la formule donnée au départ et je ne vois pas comment tu trouves 0,13 mol/L ... KHxP° = 1,26e-5 mol/L
- la réaction de CO2 avec l'eau est CO2 + H2O = HCO3- + H3O+ qui donne autant de H3O+ que de HCO3- et la concentration en CO2 est celle calculée précédemment . On remet tout cela dans K1 et on trouve (H3O+) = ( 1,26e-5*K1) ^1/2 ~^2,3e-6 d'où le pH ...

[invite07d5fe18]

Oui bien sur merci, où avais je la tête!!!!!
Pour la cinétique vous avez une idée car là par contre je sèche totalement.

En tout merci beaucoup!!!! C'est très sympa!!

[jeanne08]

pour la cinétique je suis bien perplexe quant à la formule indiquée car si on fait
- t infini on trouve bien C = Cs
- t = 0 on ne trouve pas C =C0 ...

[invite07d5fe18]

Un copain vient de me dire qu'il y avait une erreur dans la formule, c'est plus c(t)= cs+(c0-cs) exp(-kt). Par contre je ne vois toujours pas

[invite07d5fe18]

Est-ce-que je dois me servir de Co=Cs/10?
A t=0 on a C(t=0)=C0

et Cs= [O2] à saturation = 5,26*10^-5 mol.L-1

Ensuite voici mon raisonnement mais je coince:
Cs+(Cs-Co) exp(-kt1)=0,8Cs donc (Cs-Co)/(0,2Cs)= exp (kt)
J'ai Cs, k mais pas Co ???

[jeanne08]

ici , à cause d'une pollution accidentelle on a C0 = Cs/10
C(t) = C0 + (Cs-C0)exp-kt et on cherche le temps t tel que C(t) = 0,8Cs . Ce temps t est donc tel que 0.8Cs =Cs +(Cs/10-Cs) exp-kt donc 0.8 = 1-0.9exp-kt ... je trouve ( calcul à vérifier ) un temps t d'environ 38H

[invite07d5fe18]

Bonjour,

si on a Co=Cs/10 (avec l'énoncé je n'avais pas compris que l'on devait utiliser cette pollution),
N'a t-on pas plutôt cette expression: 0,8Cs= Cs/10 +(Cs-Cs/10) exp(-kt)???.
Je trouve alors un temps de 6,2heures

Merci pour votre aide
Bonne journée

[jeanne08]

la formule doit être C(t) = Cs + (C0 -Cs)exp(-kt) ( je l'ai mal recopiée dans mon précédent post ) car:
si t = 0 exp0 = 1 donc C = C0
si t infini exp-infini = 0 donc C =Cs .... OK

donc on cherche t tel que 0.8Cs = Cs +(Cs/10 - Cs ) exp -kt ...