Aurélie 2/05/07
 

Concours kiné Rennes : évolution d'un système acide base ; titre alcalimétrique d'une eau 2007

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Evolution d'un système acide base (2pts)

Soit un système obtenu en mélangeant :

V1 = 10 mL de solution d'acide chloroéthanoïque CH2ClCOOH à C1 = 1,1 10-2 mol/L

V2 = 15 mL de solution de chloroéthanoate de sodium CH2ClCOO-+Na+ à C2 = 2,0 10-2 mol/L

V3 = 15 mL de solution de chlorure d'ammonium NH4+ + Cl- à C3 = 1,0 10-2 mol/L

V4 = 10 mL de solution d'ammoniaque NH3 à C4 = 1,5 10-2 mol/L

couple acide base :NH4+/NH3 pKa2 = 9,2 ; CH2ClCOOH /CH2ClCOO- pKa1 = 2,9.

Quelle réaction a lieu dans ce système. Justifier en utilisant le quotient de réaction. Ecrire l'équation bilan.

 Titre alcalimétrique complet d'une eau (2 pts)

Le titre alcalimétrique complet (T.A.C) d'une eau mesure l'alcalinité totale d'une eau liée à la présence des hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates. 1 degré de cette grandeur équivaut à une teneur globale en ions alcalins équivalente à 10,6 mg/L de carbonate de sodium ( soit 10-4 mole de Na2CO3 L-1).

Le T.A.C est donc le volume, exprimé en mL, d'une solution d'acide fort dont la concentration en ion oxonium serait de 0,02 mol/L, nécessaire pour doser 100 mL de l'eau à analyser en présence d'hélianthine. La zone de virage de l'hélianthine est [3,0 ; 4,4].

Déterminer le T.A.C de l'eau décrite ci-dessous :

Concentration en mg/L lues sur l'étiquette :
HCO3-
Ca2+
Mg2+
SO42-
403
486
84
1187




Evolution d'un système acide base :

L'acide le plus fort appartien au couple acide base de plus petit pKa donc CH2ClCOOH

La base la plus forte appartient au couple acide base de plus grand pKa donc NH3.

Réaction prépondérante entre CH2ClCOOH et NH3.

CH2ClCOOH + NH3 = CH2ClCOO- + NH4+.

K= [CH2ClCOO-][NH4+] / ([CH2ClCOOH][NH3])

or CH2ClCOOH + H2O = CH2ClCOO-+ H3O+ Ka1 = [CH2ClCOO-][ H3O+] / [CH2ClCOOH]

[CH2ClCOO-] / [CH2ClCOOH] = Ka1/[ H3O+]

Or NH4+ +H2O =NH3 + H3O+ Ka2 =[NH3][H3O+] / [NH4+]

[NH4+] /[NH3] = [ H3O+] / Ka2

repport dans K : K = Ka1/ Ka2 = 10-2,9 / 10-9,2 ; K = 106,3.

Quotient de réaction initial :

Qr i = [CH2ClCOO-]i[NH4+]i / ([CH2ClCOOH]i[NH3]i)

[CH2ClCOO-]i =V2C2/(V1+V2+V3+V4) =15*0,02 / 50 =6 10-3 mol/L

[NH4+]i =V3C3/(V1+V2+V3+V4) =15*0,01 / 50 =3 10-3 mol/L

[CH2ClCOOH]i = V1C1/(V1+V2+V3+V4) =10*0,011 / 50 =2,2 10-3 mol/L

[NH3]i =V4C4/(V1+V2+V3+V4) =10*0,015 / 50 =3 10-3 mol/L

Qr i =6 10-3*3 10-3 / (2,2 10-3*3 10-3 ) = 6/2,2 = 2,7.

Qr i <K donc évolution spontanée dans le sens direct. 


 Titre alcalimétrique complet d'une eau (2 pts)

Le titre alcalimétrique complet (T.A.C) d'une eau mesure l'alcalinité totale d'une eau liée à la présence des hydroxydes, carbonates et hydrogénocarbonates. 1 degré de cette grandeur équivaut à une teneur globale en ions alcalins équivalente à 10,6 mg/L de carbonate de sodium ( soit 10-4 mole de Na2CO3 L-1).

Le T.A.C est donc le volume, exprimé en mL, d'une solution d'acide fort dont la concentration en ion oxonium serait de 0,02 mol/L, nécessaire pour doser 100 mL de l'eau à analyser en présence d'hélianthine. La zone de virage de l'hélianthine est [3,0 ; 4,4].

Déterminer le T.A.C de l'eau décrite ci-dessous :

Concentration en mg/L lues sur l'étiquette :
HCO3-
Ca2+
Mg2+
SO42-
403
486
84
1187

HCO3-+ H3O+ =CO2 +2H2O

A l'équivalence du dosage : n(HCO3-) = n(H3O+)

or n(H3O+) = [H3O+] *V =0,02 V mmol ( si V est en mL)

n(HCO3-) = masse (g) / masse molaire (g/mole= m/M

avec m = 0,403 g et M= 1+12+3*16 = 61 g/mol

n(HCO3-) = 0,403/61 = 6,6 10-3 mol = 6,6 mmol

et dans 100 mL d'eau : 0,66 mmol

par suite : 0,66 = 0,02 V soit V = 0,66 / 0,02 = 66 /2 = 33 mL.


 

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