Bonjour,
J'aurai besoin d'aide s'il vous plaît. Dans une question de mon exercice, il est demandé de calculer la concentration des espèces CO2(aq), HCO3- et CO3 2- dans une eau à pH 6.8. Sachant qu'à une précédente question j'ai pu définir la concentration de HCO3- à pH = 7.2 comme étant de 3.10-3 mol.L-1.
Je ne vois pas comment répondre à cette question même si je sais que le pH = - log [H3O+].
Merci d'avoir pris le temps de me lire !
Il faut plus d'informations pour donner la bonne piste. Cette solution, comment a-t-elle été préparée, quelle concentration initiale en quoi, etc.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
L'énoncé entier c'est : On se propose d'étudier dans ce sujet les caractéristiques chimiques du traitement au brome de l'eau d'un spa.
Avant de procéder à une désinfection, il est nécessaire de contrôler deux paramètres importants de l'eau : le pH et le taux d'alcalinité.
Le TAC (titre alcalimétrique complet) correspond au volume en mL de solution aqueuse d'acide chlorhydrique (H3O+; Cl-) à la concentration de 0.020 mol.L-1 qu'il faut ajouter à 100 mL d'eau en présence d'hélianthine pour observer un changement de coloration. Il s'exprime en F°.
Les produits d'entretien appelés pH+ permettent d'augmenter le pH de l'eau. Il existe différentes compositions, l'une d'elles est constituée de carbonate de sodium Na2CO3 (sel considéré totalement soluble). Les notices indiquent qu'il faut ajouter 10g de carbonate de sodium par m3 d'eau pour faire augmenter le pH de 0,1 unité.
On considère une eau dont le pH vaut 6.8 et que l'on souhaite remonter à 7.2 et pour laquelle le TAC initial vaut 15°F.
Je ne comprends pas bien. A quelle moment dans l'énoncé est-il "demandé de calculer la concentration des espèces CO2(aq), HCO3- et CO3 2- dans une eau à pH 6.8."?
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Les deux premières phrases sont l'introduction de l'exercice.
Le TAC (titre alcalimétrique complet) correspond au volume en mL de solution aqueuse d'acide chlorhydrique (H3O+; Cl-) à la concentration de 0.020 mol.L-1 qu'il faut ajouter à 100 mL d'eau en présence d'hélianthine pour observer un changement de coloration. Il s'exprime en F°.
Après cette information, il y a 6 questions.
Les produits d'entretien appelés pH+ permettent d'augmenter le pH de l'eau. Il existe différentes compositions, l'une d'elles est constituée de carbonate de sodium Na2CO3 (sel considéré totalement soluble). Les notices indiquent qu'il faut ajouter 10g de carbonate de sodium par m3 d'eau pour faire augmenter le pH de 0,1 unité.
On considère une eau dont le pH vaut 6.8 et que l'on souhaite remonter à 7.2 et pour laquelle le TAC initial vaut 15°F.
Juste après cela on a comme question : calculer les concentrations des espèces CO2(aq), HCO3- et CO3 2- présentes dans l'eau.
Et du coup je ne vois pas avec ces données comment je pourrais déterminer les concentrations de ces espèces sachant qu'à pH = 6.8 HCO3- devrait être l'espèce prédominante d'après le diagramme de prédominance.
Il y a un truc pas clair du tout là.
Dans quelle eau? celle à pH6.8, avant traitement? ben on a aucun foutu moyen de le savoir, on ne sait pas même pas d'où elle sort, qui a barboté dedans, etc! celle à pH7.2, après traitement? ben pareil, à moins d'informations en plus, je ne vois pas.calculer les concentrations des espèces CO2(aq), HCO3- et CO3 2- présentes dans l'eau.
Soit l'énoncé n'est pas complet, soit c'est infaisable.
Je suggère de scanner l'énoncé et de le mettre en pièce jointe, sinon on y arrivera pas.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Tu vas appeler x la concentration en CO2 , y la concentration en HCO3- et z la concentration en CO3 2- (en mol/L ) dns l'eau à pH = 6,8
Tu connais les pKa de CO2 et le pH donc tu peux calculer x et z en fonction de y
Tu vas ensuite traduire que le TAC de cette eau est 15°( tu appliques la définition et cela fait intervenir y et z ) ... et tu vas donc trouver y ...
ça suppose qu'il n'y a rien d'autre que le dioxyde de carbone, l'hydrogénocarbonate, le carbonate et le sodium dans cette eau, et rien ne permet une telle supposition... ou alors j'ai loupé un trucEnvoyé par jeanne08
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Je vous ai mis le sujet en pièce jointe, il s'agit des pages 1 et 2 et la question est la 10 (page 2)
J'ai donc :
x = [CO2] y = [HCO3-] et z = [CO3 2-]
pka CO2 / HCO3- = 6.4
pka HCO3- / CO3 2- = 10.3
Comme on est à pH = 6.8, HCO3- devrait donc être l'espèce prédominante.
Mais je ne vois pas le rapport entre les pka et la concentration des espèces ?
Quelle est la relation entre le Ka d'un couple, les concentrations de l'acide du couple et de sa base conjuguée, et la concentration en hydronium?
ou encore
Quelle est la relation entre le pKa d'un couple, les concentrations de l'acide du couple et de sa base conjuguée (en log), et le pH?
Ca c'est du cours. Essayer de faire les exercices sans connaitre le cours, c'est juste de la perte de temps.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Je connais mes formules, j'ai simplement du mal à savoir les appliquer avec logique.
Ka = [A-] * [H3O+] / [AH] et pka = - log (Ka)
On sait également que pka = pH - log [A-] / [AH]
J'ai donc :
6.4 = 6.8 - log [CO2] / [CO3 2-] et 10.3 = 6.8 - log [HCO3-]
Dans une précédente question, j'ai pu déduire que [HCO3-] = 3.10-3 mol.L-1 à partir du TAC mais comme le pH change est-ce que j'ai le droit de reprendre ces données ?
non non non, c'est tout mélangé6.4 = 6.8 - log [CO2] / [CO3 2-] et 10.3 = 6.8 - log [HCO3-]
la formule c'est (je cite parce que c'est correct) :
avec A- et AH la base et l'acide du couple ayant ce pKapka = pH - log [A-] / [AH]
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
6.4 = - log [CO2] / [HCO3-] et 10.3 = - log [HCO3-] /[CO3 2-] ?
En prenant [HCO3-] = 3.10-3 mol.L-1 , je trouve à partir des équations :
[CO2] = 1,19.10-9 mol.L-1 et [CO3 2-] = 1,5.10-13 mol.L-1
pour mach3 réponse au post n°8 : tu as tout à fait raison : rien ne laissait supposer que l'eau ne contiendrait rien d'autre en acides et bases que les 3 espèces du carbonate
Dernière modification par jeanne08 ; 19/04/2018 à 14h54.
pour Ortancya : cet exercice me parait assez compliqué et il demande une maitrise correcte du cours sur les acides et bases ( il y a deux couples en jeu dans cette histoire ... ce n'est donc pas simple ). Je pense que tu dois réviser ton cours sur les réactions acide/base et que tu dois commencer à écrire chaque couples acide/base correctement et les relations entre pH , pKa et concentrations
quelques indications : essaye d'abord de faire les question de A1 jusque A8 et pour ces questions ( sauf A1) tu peux considérer que l'eau ne contient que CO2 et HCO3- et négliger totalement les CO3 2-
A2) HCO3- prédomine
A3) H20 + HCl-> H3O+ + Cl-
A4) L'équivalence est repérée lors de l'obtention d'un virage coloré (jaune) après ajout progressif de solution aqueuse d'acide chlorhydrique dans l'eau.
A5) HCO3- + H3O+ = H2CO3 + H2O
[HCO3-] = [H3O+] / V H2O
= 1,5.10-3 × 0,02 / 1.10-1
= 3.10-3 mol.L-1
A6) Solution tampon maintient approximativement le même pH malgré addition de petites quantités d'un acide ou d'une base ou malgré une dilution. Elle est établie à partir d'un acide faible et de son avion A- ou d'une base faible et de son cation BH+.
A7) Température augmente = pH augmente, présence de calcaire = pH augmente, idem avec utilisation du chlore.
A8) NaHCO3 + H2O -> Na+ + HCO3-
[HCO3-] = 1,7.10-2 / 84 = 2,02.10-4 mol.L-1
[H3O+] = 1.10-3 ×0,02 /1.10-1 = 2.10-4
Il faut que tu revoies le dosage qui permet de déterminer le TAC : on dose les HCO3 - par les H3O+ donc revoir la réponse A3, pourquoi choisir l'hélianthine (question A4), pour la question A5 il faut expliquer que à l'équivalence on a mis autant de H3O+ ( en nombre de mol ) qu'il y avait de HCO3- dans la solution, pour la question A8 je comprends la concentration en HCO3- mais pas celle de H3O+
pour la question A7 je ne comprends pas trop les raisons que tu donnes ...
En gros cela va donc tu continues ...
A3) HCO3- + H3O+ -> H2CO3 + H2O ?
A8) J'étais partie dans la logique qu'il fallait que [H3O+] = [HCO3-] pour justifier qu'il faut introduire 17g de produit par m3 d'eau pour augmenter le TAC de 1°F ...
Et du coup pour l'hélianthine, on me dit que sa zone de virage est jaune pour pH>4,4 et rouge pour pH<3,1. Vu que l'on a un pH de 7,2 ce qui est supérieur à 4,4, on devrait avoir une solution jaune. Le pH diminue donc en dessous de 3,1 par titrage pour obtenir une coloration rouge?
Tu t'exprimes mal : il faut mettre autant de H3O+ qu'il y avait de HCO3 - dans le prélèvement :
nombre de mol de H3O+ mis = VHCl (en L )* 0,02(mol/L) = nombre de HCO3- dans le prélèvement = (HCO3-) * Volume du prélèvement (0,1L )
Tu dois bien faire la différence entre concentration et nombre de mol. En aucun cas la concertation en HCO3 - n'est égale à la concentration en H3O+
17g de NaHCO3 = 0,20 mol de HCO3 - dans 1m3 cela fait 0,20/10^-4 mol dans 100 mL dosés par 1 ml de HCL à 0,020 mol/L
Merci pour votre correction, cela m'a ôté un gros doute !
Alors du coup j'ai fait comme vous avez dit : Il faut mettre autant de H3O+ qu'il y avait de HCO3- dans le prélèvement.
nH30+ = VHCl x 0,02 mol = nHCO3-
= 15.10-3 ×0,02
= 3.10-4 mol
[HCO3-] = 3.10-4 /1.10-1 = 3.10-3 mol.L-1
Pour A8 :
n HCO3- = 17/84 = 0,2 mol
[HCO3-] = 0,2 / 1.10-3 = 2.10-4 mol.L-1
nH3O+ = VHCl x 0,02
= 2.10-5
[H3O+] = 2.10-4
Ainsi, l'ajout de 17g de NaCO3 permet d'augmenter le TAC de 1°F.
