Traitement de
l'eau,
bac
S Métropole 2017 .
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Dans un parc zoologique, se trouve
un bassin d’ornement dans lequel de nombreux poissons ont
les symptômes de cette maladie : présence de petits points blancs, état
amorphe et irritation.
Un technicien introduit dans l’eau du bassin une solution de vert de
malachite. À la fin du traitement
des poissons, il souhaite éliminer le vert de malachite restant par
ajout de charbon actif dans
l’eau. Pour cela, le technicien réalise une analyse de l’eau du bassin
pour déterminer la concentration en vert de malachite.
L’objectif de ce problème est de trouver la quantité de charbon actif
nécessaire à l’élimination du vert de malachite restant dans le bassin.
Données :
le vert de malachite est noté (VM) + ;
masse molaire du vert de malachite : M((VM) +) = 329
g.mol -1 ;
on considère que seul le vert de malachite (VM) + absorbe
dans le domaine du visible ;
dimensions moyennes du bassin d’ornement contenant les poissons à
traiter :
profondeur : h = 0,50 m ; largeur : l = 3,0 m ; longueur : L = 8,0 m.
Protocole expérimental mis en
oeuvre par le technicien :
- à partir d’une solution aqueuse S0 de vert de malachite de
concentration molaire égale à
2,2×10-5 mol.L-1, préparer des solutions diluées
5 fois, 2,5 fois et 2 fois notées respectivement S1, S2
et S3 ;
- mesurer l’absorbance A des solutions aqueuses étalons de vert de
malachite à la longueur d’onde
du maximum d’absorption dans l’eau de cette espèce chimique : 617 nm ;
- mesurer l’absorbance de l’eau du bassin à la longueur d’onde 617 nm.
Résultats des mesures d’absorbance effectuées par le technicien :
Solution
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S1
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S2
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S3
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Facteur
de dilution de S0
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5
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2,5
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2
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Concentration
massique (mg/L)
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7,2
/ 5 ~1,4
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7,2
/ 2,5 ~2,9
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7,2
/ 2 = 3,6
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Absorbance
A
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0,35
|
0,72
|
0,90
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L’absorbance de l’eau du bassin mesurée par le technicien est Aeau
= 0,67.
Le charbon actif en
aquariophilie.
Le charbon actif est un composé carboné qui est généralement fabriqué à
partir de matières végétales (bois, houille). La structure microporeuse
unique de ce charbon le rend idéal pour la filtration et le traitement
de l'eau.
Chaque grain de charbon actif développe une surface de contact avec
l’eau comprise entre 500 et 1500 m2
par gramme, ce qui est énorme au regard de son faible volume ! Il
acquiert alors une forte capacité de fixation, notamment vis-à-vis des
molécules organiques (pesticides, colorants, médicaments…).
Pour le traitement de l’eau, le charbon actif se présente en granulés
ou en poudre.
On admet que 1 g de charbon actif peut ainsi retenir au minimum 10 mg
de vert de malachite.
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1. Déterminer la valeur de la
concentration massique en vert de malachite (VM)+(aq) de la
solution
aqueuse S0.
Concentration massique ( g / L) = concentration molaire ( mol/ L) fois
masse molaire ( g / mol)
Soit : 2,2 10-5 x 329 =7,238 10-3 ~7,2 10-3 g/L ou 7,2 mg /L.
2. Montrer que la
loi de Beer-Lambert est vérifiée avec la gamme étalon réalisée par le
technicien.
L'absorbance et la
concentration sont proportionnelles : la loi
de Beer-Lambert est vérifiée avec la gamme étalon.
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Problème
3. Déterminer le nombre de sacs de charbon actif de 500 g que
doit utiliser le technicien pour éliminer le vert
de malachite restant dans l’eau du bassin d’ornement du parc.
Volume
du bassin : longueur x largeur x hauteur.
V = 8,0 x3,0 x0,50 = 12 m3 = 12 000 L
Concentration massique en vert de malachite : C = Aeau /
0,25 = 0,67 / 0,25 = 2,68 mg / L.
Masse de malachite contenue dans le bassin :
12 000 x 2,68 = 3,216 104 mg = 32,16 g.
1 g de
charbon actif peut ainsi retenir au minimum 10 mg de vert de malachite.
Masse de charbon actif nécessaire :
m =3,216 104 /
10 = 3,216 103 g.
Nombre de sacs de charbon actif :
3216 / 500 ~6,4 soit 7 sacs.
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