Les pluies acides, Bac S Antilles 2018

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On fait barboter pendant 60 heures, 10,0 m3 de gaz émis par la centrale thermique dans 1,0 L d'eau. On obtient la solution S0 que l'on analyse.
On place 25,0 mL de la solution S0 dans un erlenmeyer. On verse ensuite goutte à goutte une solution de permanganate de potassium de concentration 1,00 10-4 mol/L jusqu'à persistance de la coloration violette. Le volume de solution de permanganate versé est alors de 5,4 mL.
1. Questions préliminaires.
 Les couples oxydant / réducteur mis en jeu sont : MnO4-aq / Mn2+aq et SO42-aq / SO2 aq, rettrouver l'équation modélisant  cette réaction.
1.1  L'acide salicylique réagit avec le méthanol pour former du salicylate de méthyle et un produit nomé A.

Réduction de l'ion permanganate : 2 fois { MnO4-aq +8H+ aq +5e- = Mn2+ aq +4 H2O(l)}

Oxydation de SO2 : 5 fois { SO2 aq + 2H2O(l) = SO42-aq + 2e- + 4H+ aq}

Puis additionner les deux demi-équations :

2MnO4-aq +16H+ aq +10e- +5 SO2 aq + 10H2O(l) = 2Mn2+ aq + 8 H2O(l) +5 SO42-aq + 10e- + 20H+ aq

Simplifier : 2MnO4-aq +16H+ aq +5 SO2 aq + 10H2O(l) = 2Mn2+ aq + 8 H2O(l) +5 SO42-aq + 20H+ aq

2MnO4-aq +5 SO2 aq + 2H2O(l) = 2Mn2+ aq +5 SO42-aq +4H+ aq

1.2. Expliquer l'évolution de la couleur de la solution dans l'erlenmeyer au fur et à mesure de l'ajout de la solution de permanganate de potassium.
Seul l'ion permangante est coloré ( violet).
Avant l'équivalence, l'ion permanganate est en défaut, la solution de l'erlenmeyer reste incolore.
Après l'équivalence, l'ion permanganate est en excès, la solution dans l'erlenmeyer est violette.



 


2. Problème.
En faisant l'hypothèse que la totalité du dioxyde de soufre présent dans les effluents gazeux de la centrale thermique se dissout  dans l'eau recueillie, déterminer si les gaz émis par la centrale sont conformes aux normes de la qualité de l'air.
A l'équivalence, quantité de matière d'ion permanganate : n = 5,4 10-4 mmol.
Quantité de matière de dioxyde de soufre : 2,5 n = 1,35 10-3 mmol dans 25 mL
Soit 1,35 10-3 x1000 / 25 = 5,4 10-2 mmol dans 1,0 L.
54 µmol de dioxyde de soufre dans 10 m3 de gaz soit 5,4 µmol m-3.
Masse molaire SO2 : 64,1 g / mol.
5,4 x 64,1 ~346
µg m-3 .
Le dioxyde de soufre étant assez soluble dans l'eau et le barbotage ayant duré 60 heures, tout le dioxyde de soufre présent dans les effluents gazeux se retrouve dans S0.
346
µg m-3  est supérieur au seuil d'information ( 346 µg m-3  sur une heure ), mais inférieur au seuil d'alerte ( 500 µg m-3  sur trois heures consécutives )





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