Aurélie 16 Aurélie 16 /10 /07
 

Chlorinité ; potentiométrie ; quel précipité apparaît en premier ?

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



Google


On suppose qu'un échantillon d'eau de mer ne contient que des ions Cl-.

Protocole :

On prélève 15mL d'un échantillon d'eau de mer et on y ajoute 0,5 mL de chromate de potassium K2CrO4 (0,4 mol/L).

On titre avec du nitrate d'argent constituée de 37,1g de AgNO3 dans 1L d'eau distillée.

1L d'eau de mer contient 20 g d'ion chlorure.

Données :

Masse atomique molaire : N : 14 ; O : 16 ; Cl : 35.5 ; Ag :107.9 g/mol

Ks1(AgCl blanc)=2 10-10 ; Ks2(Ag2Cr04 rouge=10-12 ; Ks3 (AgBr blanc) =5 10-13 ; Ks4 (AgOH brun)= 2 10-8

pKa (HCr04-/Cr042-=6,5 (première acidité forte)


Justifier que AgCl précipite avant Ag2Cr04 :

AgCl(s) = Ag+ + Cl- ; Ks1 = [ Ag+ ][ Cl- ]

avec [ Cl- ]initial = 20/35,5 = 0,563 mol/L

AgCl commence à précipiter dès que [ Ag+ ] = Ks1 / [ Cl- ]initial =2 10-10 / 0,563 = 3,5 10-10 mol/L

Ag2CrO4(s) = 2Ag+ + Cr042-; Ks2 = [ Ag+ ]2[ Cr042- ]

avec [ Cr042- ]initial =0,5*0,4/(15+0,5) = 1,29 10-2 mol/L

Ag2CrO4 commence à précipiter dès que [ Ag+ ] =[ Ks2 / [ Cr042- ]initial ]½=[ 10-12 / 1,29 10-2 ]½ = 8,8 10-6 mol/L

AgCl précipite donc en premier.


Calcul de concentration de Cl- quand Ag2CrO4 commence à précipiter :

Ks1 = [ Ag+ ][ Cl- ]

[ Cl- ] = Ks1/ [ Ag+ ]= 2 10-10 /8,8 10-6 = 2,3 10-5 mol/L.

 


Le pH de l'eau de mer vaut pH=8

Montrer que AgOH ne précipite pas.

AgOH (s) = Ag+ + HO- ; Ks4 = 2 10-8

 Ks4 =[Ag+][HO-] avec [HO-] = 10-6 mol/L,à 25°C.

AgOH précipite dès que [Ag+]= Ks4 / [HO-] =2 10-2 mol/L.

Montrer que Cr042- est majoritaire devant sa forme acide.

pKa (HCr04-/Cr042-)=6,5

pH= pKa + log ([Cr042-] / [HCr04-] )

log ([Cr042-] / [HCr04-] ) = pH-pKa = 8-6,5 = 1,5

[Cr042-] / [HCr04-] = 101,5 = 31,6

[Cr042-] = 31,6 [HCr04-].


L'échantillon de 15 mL a une masse de 15,3 g ; le volume équivalent Ve de AgNO3 vaut Ve =37,8 mL

Justifier que la présence des ions Br- ne permet pas de connaitre la concentration en Cl- mais seulement la concentration totale Br-+Cl-

AgBr(s) = Ag+ + Br- ; Ks3 = [ Ag+ ][ Br- ] = 5 10-13.

Si [ Br- ] est de l'ordre de 0,01 mol/L alors AgBr précipite dès que :

[ Ag+ ] = Ks3 /[ Br- ] = 5 10-13 / 0,01 = 5 10-11 mol/L

or AgCl commence à précipiter dès que [ Ag+ ] = Ks1 / [ Cl- ]initial =2 10-10 / 0,563 = 3,5 10-10 mol/L

Les ions bromure et chlorure précipitent en même temps.

Calculer cette concentration totale ,en deduire chlorinité de la solution.

"On titre avec du nitrate d'argent constituée de 37,1 g de AgNO3 dans 1L d'eau distillée".

masse molaire AgNO3 : M= 107,9+14+48 = 169,9 g/mol

d'où [Ag+]= 37,1/169,9 = 0,218 mol/L.

n(Ag+) = 0,218 Ve = 0,218 *37,8 10-3 = 8,25 10-3 mol.

d'où n(Br-+Cl-) = 8,25 10-3 mol dans 15 mL de solution.

[Br-+Cl-] =8,25 10-3 /15 10-3 = 0,55 mol/L.

La chlorinité détermine la masse d'halogénures (à l'exception du fluor). Elle est exprimée en gramme de chlore par kilogramme d'eau de mer.

0,55 *35,5 = 19,5 g/L.

masse volumique de l'eau de mer :

" L'échantillon de 15 mL a une masse de 15,3 g"

r = 15,3/15 = 1,02 kg /L

chlorinité : 19,5 / 1,02 = 19,1.

 




On peut aussi faire un suivi potentiomérique :

Quelle grandeur suit-on ?

On mesure la différence de potentiel entre une électrode d'argent et une électrode de référence.

Expressions littérales de cette grandeur.

On notera :

Cc concentration de l'ion chlorure Cl- (Br- negligeable)

Vc le volume de l'échantillon

C concentration des ions Ag+

V le volume de AgNO3 versé

E°(Ag+/Ag ) potentiel standard Ag+/Ag .

E= E°(Ag+/Ag ) + 0,06 log [Ag+]

Quantité de matière initiale d'ion chlorure : CcVc

volume total : Vc + V

Quantité de matière d'ion chlorure en cours du dosage : CcVc - CV

d'où [Cl-] = (CcVc - CV) / (Vc + V )

Or : Ks1 = [ Ag+ ][ Cl- ] soit : [ Ag+ ]= Ks1 / [ Cl- ]

  [ Ag+ ]= Ks1 (Vc + V ) / (CcVc - CV)

 

E= E°(Ag+/Ag ) + 0,06 log [ Ks1 (Vc + V ) / (CcVc - CV)].

 


retour -menu