Solutions aqueuses. Concours CPR 2013

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.





Acido-bacisité du dioxyde de carbone dissout.
Couples acide / base : CO2 aq / HCO3-aq : pKa1~6 ;
HCO3-aq/CO32-aq : pKa2~10.
Disolution du dioxyde de carbone atmosphérique : CO2(g) =
CO2 aq.
Formation du calcaire  en solution aqueuse : Ca2+aq +
CO32-aq= CaCO3(s).
pH moyen de l'eau de mer : 8,5.
Donner le diagramme de prédominance des trois espèces.

On relève sur l'étiquette d'une eau minérale les informations suivantes : calcium 555 mgL ; magnésium 110 mg/L ; sodium : 14 mg/L ; sulfates : 1479 mg/L; hydrogénocarbonates : 403 mg/L ; nitrates : 3,9 mg/L ; pH=7,0.
On peut s"tonner de ce que l'étiquettene mentionne pas la quantité d'ions 
CO32-aq.
Quelle est la masse des carbonates, en mg/L ?
HCO3-aq+H2O=CO32-aq +H3O+aq.
Ka2 =[CO32-aq][H3O+] / [HCO3-aq] ;
[CO32-aq] =Ka2[HCO3-aq] /[H3O+] ~10-10 *403/10-7 ~0,4 mg/L
Dans une eau de pH neutre ou légèrement basique, on peut envisager la réaction bilan :
2HCO3-aq=CO32-aq +CO2aq+H2O.
L'ion hydrogénocarbonate est donc un :
ampholyte ( vrai) ;( il peut se comporter comme un acide ou comme une base )
 oxydant ; réducteur ; acide fort. Faux.
Il y a lieu de penser que l'atmosphère primitive de notre planète était riche en dioxyde de carbone ; d'autre part on observe de grandes quantités de cyanobactéries fossiles. Les cyanobactéries marines pratiquent la photosynthèse à partir du dioxyde de carbone dissout. Ces constatations peuvent expliquer le fait que :
- le pH est acide, il y a apparition des ions
CO32-aq qui réagissent avec les ions Ca2+aq. Faux.
CO32-aq est majoritaire à pH > 10.
- le pH est basique, il y a apparition des ions CO32-aq qui réagissent avec les ions Pb2+aq. Faux.
- le pH est basique, il y a apparition des ions CO32-aq qui réagissent avec les ions Ca2+aq. Vrai.
- le pH est basique, il y a apparition des molécules CO2 qui réagissent avec les ions Pb2+aq. Faux.



Oxydoréduction.

L'extraction du pétrole s'accompagne de la libération de méthane ; l'exploitation terrestre permet la récupération de ce gaz et son acheminement par gazoduc, ce qui n'est pas possible à partir d'une plate-forme d'exploitation off-shore. Aujourd'hui, le méthane ainsi libéré s'échappe dans l'atmosphère. Pour diminuer les rejets de ce gaz qui contribue à l'effet de serre, les pétroliers envisagent de le recueillir pour le convertir en méthal, liquide plus facile à transporter. le méthanol peut ensuite être utilisé en synthèse organique. Il peut aussi servir de combustible thermique, ou alimenter une pile d'oxydoréduction.
1(CO32-/CH3OH) =0,18 V à pH=0 ; E°2(H2O2/H2O) =1,78 V à pH=0 ; E°3(O2(g)/H2O2) =0,68 V à pH=0.
Le fonctionnement de la pile envisage l'oxydation du méthanol en carbonate.

Ecrire la demi-équation correspondante.

CH3OH +8HO-aq=  
CO32- +6e- +6H2O.
Pouquoi faut-il effectuer la réaction en milieu basique ?
Le CO2 est piégé sous forme de carbonate ; il ne se dégage pas dans l'atmosphère.
On réalise une pile utilisant des électrodes de platine, les " combustibles " étant le méthanol et le peroxyde d'hydrogène.
Que représente la borne Pt(CO32-/CH3OH) ?
Le méthanol s'oxyde : cette borne est une anode négative.
Quelle est l'autre demi-équation redox dans cette pile ?
Réduction de H2O2 en milieu basique :
H2O2 aq +2e- = 2HO-.
Ecrire les potentiels de Nernst relatifs à ces deux demi équations.
E1 =
1 +0,01 log([CO32-]/([CH3OH][HO-aq]8)) 
E2 =
2 +0,03 log([H2O2 aq] /[HO-aq]2).
Ecrire l'équation traduisant le fonctionnement de la pile.

CH3OH +8HO-aq=  
CO32- +6e- +6H2O.
3H2O2 aq +6e- = 6HO-.
Ajouter :
CH3OH +2HO-aq+3H2O2 aq =  CO32- aq+6H2O.
Quelle est la valeur de sa constante d'équilibre ?
K =
[CO32-]/([CH3OH][HO-aq]2[H2O2 aq]3).
A l'équilibre :
1 +0,01 log([CO32-]/([CH3OH][HO-aq]8))=2 +0,03 log([H2O2 aq] /[HO-aq]2).
0,01 log([
CO32-]/([CH3OH][HO-aq]8))
-0,013 log([H2O2 aq]3 /[HO-aq]6) =2 -1.
log K =(
2 -1)/0,01 =(1,78-0,18) / 0,01 =160 ; K = 10160.

.


.









  

menu