Exercices td réactivité chimique équilibres précipitations pdf

Exercices td réactivité chimique équilibres précipitations o

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Module C122/C222 – TD de Réactivité Chimique (MIP & BCG)

Groupe TD3 et TD4 – Série N°3 : Équilibres de précipitations – Année universitaire 2020-2021

Pr. Soâd Youssefi

Exercice 1

Un malade souffre d’un calcul rénal dont la masse est de 0,768 g. En supposant qu’il est entièrement constitué d’oxalate de calcium CaC₂O₄ (Ks = 3,6 × 10⁻⁹), calculer :

a) La solubilité de l’oxalate de calcium

Équation de dissolution : CaC₂O₄ (s) ⇌ Ca²⁺ (aq) + C₂O₄²⁻ (aq)

Ks = [Ca²⁺] [C₂O₄²⁻] = s²

s = √(3,6 × 10⁻⁹) = 6,0 × 10⁻⁵ mol/L

b) Le volume nécessaire d’eau pour dissoudre le calcul rénal

M(CaC₂O₄) = 40 + 2 × 12 + 4 × 16 = 128 g/mol

Volume V = masse / (solubilité × masse molaire) = 0,768 / (6,0 × 10⁻⁵ × 128) = 100 L

Exercice 2

1°) Produit de solubilité de l’iodate de lanthane La(IO₃)₃ à 25°C

Une solution saturée de La(IO₃)₃ dissous dans l’eau a une concentration de 7,8 × 10⁻⁴ mol/L à 25°C.

Équation de dissolution : La(IO₃)₃ (s) ⇌ La³⁺ (aq) + 3 IO₃⁻ (aq)

Ks = [La³⁺] [IO₃⁻]³ = s × (3s)³ = 27s⁴

Ks = 27 × (7,8 × 10⁻⁴)⁴ = 1,0 × 10⁻¹¹

2°) Nouvelle solubilité de La(IO₃)₃ dans une solution 0,1 mol/L de KIO₃

Équation de dissolution avec effet d’ion commun : La(IO₃)₃ (s) ⇌ La³⁺ (aq) + 3 IO₃⁻ (aq)

Ks = s’ × (0,1 + 3s’)³ ≈ s’ × (0,1)³ = 27s’ × 10⁻³

s’ = √(Ks / 27) = √(1,0 × 10⁻¹¹ / 27) ≈ 1,0 × 10⁻⁶ mol/L

La solubilité est négligeable devant 0,1 mol/L, donc s’ ≈ √(Ks / 27 × 10⁻³) = 1,0 × 10⁻⁸ mol/L

Exercice 3

1°) Calcul de la solubilité de la chaux Ca(OH)₂

Équation de dissolution : Ca(OH)₂ (s) ⇌ Ca²⁺ (aq) + 2 OH⁻ (aq)

Ks = [Ca²⁺] [OH⁻]² = s × (2s)² = 4s³

s = ∛(Ks / 4) = ∛(8,0 × 10⁻⁶ / 4) = 0,0126 mol/L

2°) Dissolution complète de 1,5 g de chaux dans 1 L d’eau pure

Solubilité massique : sm = M × s = 74 × 0,0126 = 0,932 g/L

Comparaison : 1,5 g > 0,932 g ⇒ Impossible de dissoudre complètement 1,5 g dans 1 L d’eau pure.

3°) Nouvelle solubilité dans une solution tampon pH = 13

pH = 13 ⇒ pOH = 1 ⇒ [OH⁻] = 10⁻¹ M

Équation simplifiée : Ks = s’ × (10⁻¹)² ⇒ s’ = Ks / (10⁻¹)² = 8,0 × 10⁻⁶ / 10⁻² = 8,0 × 10⁻⁴ mol/L

Exercice 4

Le produit de solubilité du fluorure de magnésium MgF₂ vaut 6,4 × 10⁻⁹.

On mélange 10 mL d’une solution 0,1 mol/L de nitrate de magnésium Mg(NO₃)₂ avec 50 mL d’une solution 0,1 mol/L de fluorure de sodium NaF.

Exercice 5

Formation de MgF₂ solide à partir de l’eau de mer

Eau de mer : [Mg²⁺] = 6,0 × 10⁻² mol/L, [Ca²⁺] = 1,1 × 10⁻² mol/L.

Équation de précipitation : Mg²⁺ (aq) + 2 F⁻ (aq) ⇌ MgF₂ (s)

Produit ionique PI = [Mg²⁺] [F⁻]² = (0,1 × 10 × 10⁻³) × (0,1 × 50 × 10⁻³)² = 2,5 × 10⁻⁸

Comparaison : PI = 2,5 × 10⁻⁸ > Ks(MgF₂) = 6,4 × 10⁻⁹ ⇒ Formation thermodynamiquement possible.

FAQ

1. Comment calculer la solubilité d’un composé peu soluble ? Pour un composé de type AₓBᵧ, la solubilité s est liée au produit de solubilité Ks par l’équation Ks = [A]ˣ [B]ᵧ = (x s)ˣ (y s)ᵧ, où s est la solubilité en mol/L. Résolvez cette équation pour obtenir s.
2. Qu’est-ce que l’effet d’ion commun ? L’effet d’ion commun réduit la solubilité d’un composé lorsque l’un de ses ions est déjà présent dans la solution. Par exemple, ajouter KIO₃ à une solution de La(IO₃)₃ augmente la concentration en IO₃⁻, ce qui diminue la solubilité de La(IO₃)₃.
3. Pourquoi comparer le produit ionique (PI) au produit de solubilité (Ks) ? Le PI permet de vérifier si un composé précipite ou non. Si PI > Ks, la précipitation est thermodynamiquement possible. Si PI ≤ Ks, le composé reste dissous.