Transcript TC3 - Réactions de précipitation Application directe du cours 1

Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1 - E. VAN BRACKEL
TD de Physique-Chimie
TD
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TC3 - Réactions de précipitation
Application directe du cours
Approfondissement
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Condition de précipitation
Produit de solubilité
On introduit initialement dans 500 mL d’eau 2.0 × 10−3 mol d’ions Ag+ et 1.0 × 10−5 mol La solubilité du sulfate de Baryum dans une solution d’acide chlorhydrique à 0.20 mol.L−1
−5
d’ions CrCO2−
mol.L−1 . En déduire le produite de solubilité de BaSO4 et et sa solu4 . Le produit de solubilité du chromate d’argent Ag2 CrCO4 étant égal à est s = 3.0 × 10
2−
−12
Ks = 1.3 × 10 , un précipité se forme-t-il ?
bilité dans l’eau pure si pKa (HSO−
4 /SO4 ) = 1.9.
2
Précipitations compétitives
6
En solution les ions argent (I) donnent avec les ions sulfite SO2−
un précipité blanc de
3
sulfite d’Argent Ag2 SO3 de produit de solubilité Ks = 10−23.8 . En présence d’un excès
d’ions sulfite, ce précipité se redissout par formation de l’ion complexe soluble Ag(SO3 )3−
2 .
Déterminer dans chaque cas quel précipité apparaît le premier :
1. solution de Ca2+ et Pb2+ à 0.10 mol.L−1 dans laquelle on ajoute du sulfate de
sodium, avec pKs (CaSO4 ) = 5.0 et pKs (PbSO4 ) = 7.8
2. solution de Cl− et I− , respectivement de concentration 10−1 mol.L−1 et
10−7 mol.L−1 sachant que pKs (AgCl) = 9.8 et pKs (AgI) = 16.1
3. solution de Pb2+ et Tl+ de concentration respective 5.0 × 10−2 mol.L−1 et
1.0 × 10−2 mol.L−1 avec pKs (TlI) = 7.2 et pKs (PbI2 ) = 8.1
3
1. Ecrire l’équation de formation du précipité et calculer la constante d’équilibre associée.
2. Si on considère une solution contenant des ions argent de concentration
c0 = 10−1 mol.L−1 , établir un diagramme d’existence du précipité, en ne tenant
pas compte de la formation du complexe.
3. Ecrire l’équation de la réaction associée à la redissolution du précipité en ion complexe. La constante d’équilibre associée vaut 103.6 .
4. On a représenté l’évolution du logarithme de la solubilité, s, en fonction de
pSO3 = −log([SO2−
3 ]). Interpréter qualitativement son évolution en décrivant ce que
l’on observe en ajoutant des ions sulfite à une solution d’ions argent à la concentration
c0 = 10−1 mol.L−1 . Par convention lorsqu’il n’y a pas de précipité, s = c0 .
Solubilité de cristaux
Déterminer dans les cas suivants la solubilité du cristal :
– Chlorure d’Argent AgCl avec pKs = 9.8
– Fluorure de calcium CaF2 avec pKs = 10.4
– Sulfate d’Argent Ag2 SO4 avec pKs = 4.8 dans l’eau pure
– Sulfate d’Argent Ag2 SO4 avec pKs = 4.8 dans une solution de sulfate de sodium à
2 × 10−2 mol.L−1 . Etait-ce prévisible ?
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Solubilité du sulfite d’Argent
pH et précipitation
1. Reprenons un des exemples précédents, le fluorure de Calcium, où l’on tient compte
des propriétés acido-basiques de l’ion fluorure : pKa (HF/F− ) = 3.2.
(a) Justifier que 2s = [F− ]initial = [F− ]eq + [HF]eq
2s
(b) En déduire que [F− ] =
.
[H3 O+ ]
1+
Ka
(c) Déterminer alors la solubilité de fluorure de calcium à pH = 2.5
2. Déterminer la solubilité pour un sel d’éthanoate d’argent CH3 COOAg en fonction
du pH, sachant que pKs = 8.2 et pKa (CH3 COOH/CH3 COO− ) = 4.8. Dans quel
cas la solubilité augmente ? Est-ce prévisible ?
−1
5. A 10 mL d’une solution de nitrate d’argent (Ag+ + NO−
) on ajoute
3 , 0.10 mol.L
2−
+
−7
quelques gouttes de sulfite de sodium (2Na + SO3 ), ∼ 1.0 × 10 mol).
(a) Montrer que le précipité se forme. Calculer la quantité de précipité formé et la
concentration des espèces Ag+ et SO2−
3 à l’équilibre.
(b) Calculer a posteriori la concentration du complexe dans la solution pour vérifier
qu’elle est négligeable par rapport à la concentration en ions argent.
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