Aller au contenu
lucile123

pH et solubilité

Messages recommandés

Bonjour,

Pouvez-vous m'aider à résoudre cet exercice svp :)

Données: Produit de solubilté (Ca(OH)2) = 10^(-5,1)

1.1) Comment expliquer qualitativement que le pH d'une solution aqueuse (initialement neutre) augmente par ajout de lait de chaux?

1.2) On suppose dans cette question que la solution aqueuse a été préparée à partir d'eau pure par ajout de Ca(OH)2 solide jusqu'à saturation. Evaluer alors le pH d'une solution de lait de chaux.

Mes réponses: 1.1) je n'ai pas très bien compris la question, étant donné que qualitativement signifie ce qui est relatif à la qualité, comment évaluer la qualité du pH??? Est-ce qu'il serait suffisant de dire que comme le lait de chaux (Ca(OH)2) est une solution basique (car forme des ions OH- en se dissociant), le pH de la solution aqueuse initialement neutre augmente lors de l'ajout de ce dernier. Le pH passe de 7 à 11 (d'après les données).

1.2) Ca(OH)2   --> Ca2+ + 2 OH

Ks = [Ca2+ ] x [OH- ]2 = 10^(-5,1)

Donc [OH- ]= 2 [Ca2+ ] --> [OH- ]= Ks/2 = 3,97 x 10-6  -->  POH = - log(OH-) = 5,4  -->  pH = 14-POH = 8,6

Le pH est bien basique cependant c'est bizarre que ce ne soit pas plus élèvé puisque la solution finale a un pH de 11....

 

Merci pour votre aide :)

 

 

SCN_0021.pdf

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites
Il y a 5 heures, lucile123 a dit :

Bonjour,

Pouvez-vous m'aider à résoudre cet exercice svp :)

Données: Produit de solubilté (Ca(OH)2) = 10^(-5,1)

1.1) Comment expliquer qualitativement que le pH d'une solution aqueuse (initialement neutre) augmente par ajout de lait de chaux?

1.2) On suppose dans cette question que la solution aqueuse a été préparée à partir d'eau pure par ajout de Ca(OH)2 solide jusqu'à saturation. Evaluer alors le pH d'une solution de lait de chaux.

Mes réponses: 1.1) je n'ai pas très bien compris la question, étant donné que qualitativement signifie ce qui est relatif à la qualité, comment évaluer la qualité du pH??? Est-ce qu'il serait suffisant de dire que comme le lait de chaux (Ca(OH)2) est une solution basique (car forme des ions OH- en se dissociant), le pH de la solution aqueuse initialement neutre augmente lors de l'ajout de ce dernier. Le pH passe de 7 à 11 (d'après les données).

1.2) On ne tient pas compte des ions OH^(-) apportés par la dissociation de l'eau

Ca(OH)2   --> Ca2+ + 2 OH

Ks = [Ca2+ ] x [OH- ]2 = 10^(-5,1)

Donc [OH- ]= 2 [Ca2+ ] -->Ks = [OH- ]3/2 ==>[OH- ]= (2*Ks)^1/3 =(2*10^(-5.1))^(1/3)=0.02513   - pH = 14+lg{OH^(-)} =12.4 

 

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Merci beaucoup Barbidoux,

du coup la réponse à la question 1.1) est juste?

Pouvez vous m’aider pour la suite svp:

1.3) L’élimination des cations métalliques Tels que Al(3+), Fe(2+) et Mg(2+) est-elle efficace lorsque le pH du jus sucrée vaut 11? Une réponse justifiée et quantifiée est attendue. 
ma réponse : Étant donnée que le Ks de ces cations est plus faible que celui du lait de chaux, il ne précipiteront que plus tardivement que le Ca(OH)2, il faudrait donc un pH supérieur à 11??

 

Merci :) 

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites
Il y a 2 heures, lucile123 a dit :

Merci beaucoup Barbidoux,

du coup la réponse à la question 1.1) est juste?

Pouvez vous m’aider pour la suite svp:

1.3) L’élimination des cations métalliques Tels que Al(3+), Fe(2+) et Mg(2+) est-elle efficace lorsque le pH du jus sucrée vaut 11? Une réponse justifiée et quantifiée est attendue. 
ma réponse : Étant donnée que le Ks de ces cations est plus faible que celui du lait de chaux, il ne précipiteront que plus tardivement que le Ca(OH)2, il faudrait donc un pH supérieur à 11??

 

Merci :) 

Oui valeur des concentration des ions Fe^(2+), Mg^(2+) et Al^(3+) en solution à pH=11 ==> [OH^(-)]=10^(-3) mol/L

Ks(Fe(OH)2)=[Fe^(2+)*[OH^(-)]^2 ==> [Fe^(2+)]=Ks(Fe(OH)2)/[OH^(-)]^2=10^(-15.1)/10^(-6)=10^(-9.1) mol/L

Ks(Mg(OH)2)= [Mg^(2+)*[OH^(-)]^2 ==> [Mg^(2+)]=Ks(Mg(OH)2)/[OH^(-)]^2=10^(-11.2)/10^(-6)=10^(-5.1) mol/L

Ks(Al(OH)3)=[Al^(3+)*[OH^(-)]^3 ==> [Al^(3+)]=Ks(Al(OH)3)/[OH^(-)]^3=10^(-33.5)/10^(9)=10^(-24.5) mol/L

suite demain...

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Merci beaucoup Barbidoux,

Je vous écris maintenant mais répondez moi demain :) 

Est-ce que la conclusion de tous les calculs que vous avez fait est: comme la concentration des cations métalliques est très faible, il y a très peu de chance que cela précipite à pH = 11 et donc on ne pourra pas les éliminer à ce pH ???

Merci :) 

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

1.3————————————
Le calcul de la solubilité des hydroxydes d’Aluminium, Fer et Magnésium

Ks(Fe(OH)2)={Fe^(2+)}*{OH^(-)}^2 ==> {Fe^(2+)}=Ks(Fe(OH)2)/{OH^(-)}^2=10^(-15.1)/10^(-6)=10^(-9.1) ==> [Fe^(2+)]=10^(-9.1)  mol/L

Ks(Mg(OH)2)= {Mg^(2+)}*{OH^(-)}^2 ==> {Mg^(2+)}=Ks(Mg(OH)2)/{OH^(-)}^2=10^(-11.2)/10^(-6)=10^(-5.1) ==> [Mg^(2+)]=10^(-5.1)  mol/L

Ks(Al(OH)3)={Al^(3+)}*{OH^(-)}^3 ==> {Al^(3+)}=Ks(Al(OH)3)/{OH^(-)}^3=10^(-33.5)/10^(9)=10^(-24.5)  ==> [Al^(3+)]=10^(-24.5) mol/L

montre qu’à pH=11 cette solubilité est très faible et donc que ces cations métalliques pourront être éliminés par précipitation de leurs hydroxydes.
1.4.1————————————

1.jpeg.fbc69d81258835bd56f95c1d135cd530.jpeg

1.4.2————————————
sous la forme d’ions oxalates C2O4^(2-)
1.4.3————————————
Ca(OH)2(s) =Ca^2(aq)+2*OH^(-)(aq)
CaC2O4(s)=C2O4^(2-)(aq)+Ca^(2+)
———————
Ca(OH)2(s)+C2O4^(2-)(aq)=CaC2O4(s)+2*OH^(-)
1.4.4————————————
K={OH^(-)}^2/{C2O4^(2-)}={Ca^(2+}{OH^(-)}^2/(Ca^(2+)}*{C2O4^(2-)})=10^(-5.1)/10^(-8.6)=10^(3.5) la réaction est quasi totale et les ions oxalate sont éliminés de la solution puisque si le pH est maintenu à 11 alors K={OH^(-)}^2/{C2O4^(2-)} ==> {C2O4^(2-)}= {OH^(-)}^2/K=10^(-6)/10^(3.5)=10^(-11.5)

Remarque : dans ces expressions { X } représente la concentrations addimentionnelle de l'espèce X (rapport de la concentration et de la concentration standard c°=1 mol/L) autrement dit le nombre qui exprime cette concentration en mol/L

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Merci Barbidoux, je ne comprends pas la réponse à la question 1.3 « montre qu’à pH=11 cette solubilité est très faible et donc que ces cations métalliques pourront être éliminés par précipitation de leurs hydroxydes.« 

Les Ks étant déjà donné dans l’énoncé, la conclusion devrait se faire par rapport aux résultats des calculs qui nous donne les concentrations de chaque espèce non? Étant donné que leurs concentrations est faible cela signifie qu’ils sont majoritairement sous forme précipité et donc que l’on peut les éliminer....

Ce que je ne comprends pas aussi c’est que Ks signifie constante de solubilité et représente une concentration à laquelle le précipité se dissocie n’est ce pas? Parce qu’en 3ème on apprend que solubilité signifie masse maximale de soluté que l’on peut dissoudre dans 1L de solution (c’est à dire le moment où cela précipite....) c’est pour cela que je comprends plus....

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

La solubilité d’un composé est définie comme la quantité maximale d’un composé que l’on peut dissoudre dans une solution de composition donnée. Elle s’exprime en général en g/L. Lorsqu’il existe aucune interférence entre les ions en solution et ceux du composé que l’on dissout par exemple lorsqu’il s’agit d’un composé MX dans l’au le tableau d’avancement s’écrit :
……….MX(s) =M^(+)(aq) + X^(-)(aq)
teq……excès…..s…………….s
où s est la concentration des espèces M^(+)(aq) et X^(-)(aq)
On en déduit que Ks= {M^(+)}*{X^(-)} ={s}^2 ==> {s}=√ks  qui est un nombre sans dimension ==> s=√ks*c° qui est la solubilité de MX exprimée en mol/L. La solubilité s’ de MX exprime en g/L  vaut alors  s’=s*M(MX) où M(MX) est la masse molaire de MX

si le composé est de type MX2 alors
……….MX2(s) =M^(+)(aq) + 2*X^(-)(aq)
teq……excès…..s…………….2*s
où s la solubilité de MX2 est la concentration de  l’espèce M^(+)(aq)  
On en déduit que Ks={M^(+)}*{X^(-)}^2=4{s}^3 ==> {s}=(ks/ 4)^(1/3) qui est un nombre sans dimension ==> s=(ks/ 4)^(1/3)*c° qui est la solubilité de MX2 exprimée en mol/L. La solubilité s’ de MX2 exprime en g/L  vaut alors  s’=s*M(MX2) où M(MX2) est la masse molaire de MX

Le problème de la solubilité se complique lorsque la solution contient un ou des ions susceptibles d’interférer avec ceux du composé solide que l’on dissout. Par exemple si l’on dissout le composé MX dans une solution qui contient des ions X^(-) il faudra écrire
……….MX(s) =M^(+)(aq) + X^(-)(aq)
t=0……excès…..0…………….a
teq……excès…..s…………….s+a
où a est la concentration de l’ion X^(-) de la solution aqueuse dans laquelle on dissout MX.
On en déduit que Ks= {M^(+)}*{X^(-)} ={s}*{s+a} et {s} est la solution d’une équation du second degré qui s’écrit {s}^2+{a*s} -Ks=0. Dans le cas où la solubilité est faible alors a>>s ==> Ks≈{s}*{a} ==> {s}=Ks/={a}.

Dans le cas d’un composé de type MX2
……….MX2(s) =M^(+)(aq) + 2*X^(-)(aq)
t=0……excès…..0……..………….a
teq……excès…..s…………….2*s+a
On en déduit que Ks={M^(+)}*{X^(-)}^2={s}*{2*s+a} ^2 ==>{s} est la solution d’une équation du troisième degré. Mais Dans le cas où la solubilité est faible alors a>>s et   Ks≈ {s}*{a} ^2 ==> {s}=Ks/{a}^2

C’est cette dernière approximation que j’ai utilisée pour calculer les solubilité des hydroxydes de fer de magnésium et d’aluminium dans la solution de pH=11 ==>{OH^(-)}=10^(-3).

Partager ce message


Lien à poster
Partager sur d’autres sites

Rejoindre la conversation

Vous pouvez publier maintenant et vous inscrire plus tard. Si vous avez un compte, connectez-vous maintenant pour publier avec votre compte.

Invité
Répondre à ce sujet…

×   Collé en tant que texte enrichi.   Coller en tant que texte brut à la place

  Seulement 75 émoticônes maximum sont autorisées.

×   Votre lien a été automatiquement intégré.   Afficher plutôt comme un lien

×   Votre contenu précédent a été rétabli.   Vider l’éditeur

×   Vous ne pouvez pas directement coller des images. Envoyez-les depuis votre ordinateur ou insérez-les depuis une URL.

Chargement

×
×
  • Créer...