Transcript Activité 2 - Maths-sciences

CME5 : Peut-on concilier confort et développement durable ?!
Confort dans la Maison et l’Entreprise
Activité 1 : Traitement des eaux de pluie
Objectif : Réaliser un dosage acido-basique pH-métrique.
Situation : Alain a acheté une cuve de récupération d’eau de pluie
de 1000 L afin d’arroser son jardin. Le pH de cette eau est trop
acide. Dans une revue spécialisée, il est notifié : « Les eaux acides
dissolvent les éléments minéraux des sols et endommagent les
végétaux ».Une des solutions proposées est la neutralisation de l’eau
grâce à la soude caustique.
Quelle sera la quantité de soude à ajouter dans sa cuve pour que l’eau soit utilisable au jardin ?
Alain décide d’abord de donner un échantillon d’eau de pluie à un laboratoire d’analyses
biologiques pour en connaître la concentration en acide puis d’acheter la soude nécessaire pour
neutraliser toute l’eau de sa cuve.
Quelle doit être la nature de la soude caustiques ? Justifier.
I.
Principe du dosage.
On dispose de deux solutions A et B.
1. Observer le dessin ci-dessous et déterminer la nature de chacune des solutions.
2. Quelle sera la nature de la solution obtenue si on verse toute la solution B dans la solution A ?
3. Quelle particularité doit avoir une solution neutre ?
4. Quel volume de solution B doit-on verser dans la solution A pour la neutraliser ?
!
v"?"
Solution(A(
Solution(B(
Mole!d’ions!H30+!
Mole!d’ions!OH0!
pH!!….!7!
Solution!…….!
http://jeanneau-maths-sciences.weebly.com!
pH!!….!7!
Solution!…….!
page 1/4
CME5 : Peut-on concilier confort et développement durable ?!
Confort dans la Maison et l’Entreprise
Activité 1 : Traitement des eaux de pluie
II. Analyse de l’eau de pluie au laboratoire
1. Détermination de la concentration molaire en acide de la solution A (eau de pluie) par dosage
Pour analyser l’eau de pluie, on effectue un dosage pH-métrique de l’acide par une base
(solution B) de concentration molaire CB = 0,3 mol/L.
a) Préparation de la burette
• Verser quelques gouttes de phénolphtaléine dans le bécher de soude, solution B. Cet indicateur
coloré nous permettra de mieux voir l’équivalence. Mélanger la solution B.
• Remplir la burette avec la solution B à 0,3 mol/L.
• Ajuster le niveau zéro de la burette.
b) Préparation de la solution à doser
Introduire dans un bécher propre :
• 20 mL de solution A prélevée à l’aide d’une pipette jaugée.
• environ 20 mL d’eau distillée, à l’aide de l’éprouvette graduée.
• le barreau magnétique.
Placer le bécher sous la burette, placer l’électrode pH-métrique retenue par son support afin que le
barreau aimanté ne la touche pas en tournant. Agiter la solution doucement.
Appeler le professeur pour faire vérifier l’organisation générale avant les mesures.
c) Mesures
Ajouter la solution B progressivement afin de remplir le tableau suivant avec les valeurs de pH
obtenues.
Volume de
soude total
ajouté
v (mL)
0
1
2
3
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
9
10
11
pH
Appeler le professeur pour faire vérifier les mesures.
2. Exploitation des résultats
a) Courbe de dosage
En annexe, tracer la courbe du pH en fonction du volume V de base versé.
b) Exploitation de la courbe
A l’aide de la méthode donnée en annexe. Déterminer le volume équivalent VEQ ainsi que la valeur
du pH à l’équivalence. Arrondir les valeurs au dixième.
Veq =
http://jeanneau-maths-sciences.weebly.com!
mL
pH =
page 2/4
En utilisant la fiche outil sur « l’atelier scientifique », déterminer le volume équivalent Veq
ainsi que la valeur du pH à l’équivalence acido-basique. Arrondir les valeurs au dixième.
CME5 : Peut-on concilier
et développement
V = confortmL
pH = durable ?!
Confort dans la Maison et l’Entreprise
eq
Activité 1 : Traitement des eaux de pluie
Appeler le professeur pour faire vérifier les résultats à l’écran.
c) Calcul
c) Calcul
Calculer
la concentration
CACA
de la
A en
s’aidant
de la
suivante
: :
Calculer
la concentration
desolution
la solution
A en
s’aidant
deformule
la formule
suivante
Seulement à l’équivalence :
nA = n B
donc
CA × VA = CB × Veq
avec : nA :
nB :
Nombre de moles d’ions H3O+
Nombre de moles d’ions OH-
avec : VA :
CB :
Volume de la prise d’essai de la solution A.
Concentration molaire de la base utilisée.
d) Concentration en acide de l’eau de pluie
d) Concentration en acide de l’eau de pluie
Donner
Donnerlalaconcentration
concentrationmolaire
molaireenenacide
acidededel’eau
l’eaudedepluie
pluie: C
: A = .........
CA = ……..
Sachant que la masse molaire de l’acide est 36 g/mol, calculer la concentration massique Cm en
Sachant
que lademasse
de la
l’acide
est :MC = =36Cg/moL,
calculer la concentration
acide
de l’eau
pluie molaire
à l’aide de
formule
m
A × M
massique Cm en acide de l’eau de pluie à l’aide de la formule : Cm = CA × M.
III. Quantité
soude pour
à utiliser
artie ! : Quantité
de soudede
à utiliser
la cuvepour la cuve
1°) Si 1.
Alain
veutveut
neutraliser
sonson
eaueau
de pluie,
quelquel
doitdoit
êtreêtre
le pH
à obtenir
? ?
Si B.
Alain
neutraliser
de pluie,
le pH
à obtenir
2°) Si il n’avait que 20 mL d’eau de pluie, donner le volume de soude de concentration de 0,3 mol/L
à y verser :
2. Si il n’avait que 20 mL d’eau de pluie, donner le volume de soude de concentration 0,3 mol/L à
y verser : VS = ………. mL
alors V
= ...............
mL contenues dans le volume V .
3°) Déterminer
les nombre
de moles
S
3. Déterminer alors le nombre de moles contenues dans le volume Vs.
ronnerie Maths-sciences
NOM :
4. Calculer la masse molaire moléculaire de la soude M(NaOH).
Données : M(Na) = 23 g/mol
;
M(O) =16 g/mol
;
3
M(H) = 1 g/mol.
5. Déterminer la masse de soude à utiliser pour avoir un pH égal à 7 pour ces 20 mL d’eau.
6. Sachant que Alain a une cuve qui continent 1000 L d’eau de pluie, quelle masse soude caustique
devra-t-il mettre pour avoir une eau utilisable dans son jardin ?
http://jeanneau-maths-sciences.weebly.com!
page 3/4
CME5 : Peut-on concilier confort et développement durable ?!
Confort dans la Maison et l’Entreprise
Activité 1 : Traitement des eaux de pluie
ANNEXE
Echelles : en abscisses : 1 cm pour 1 mL
en ordonnées : 1 cm pour 1 unité de pH
Méthode des tangentes :
Le point E est un point d'inflexion pour la courbe pH(V)
autour duquel la courbe est symétrique.
Tracer :
• une tangente T1 à la courbe après de l'équivalence
• une tangente T2 à la courbe avant l'équivalence, T1 et T2
doivent être parallèles entre elles (Il est nécessaire d'utiliser
une équerre) un segment P perpendiculaire à T1 et T2
• le milieu de P
• la droite D parallèle à T1 et T2, perpendiculaire à P et
passant par le milieu de P. Cette droite D est alors située à
égale distance de T1 et T2
• L'intersection entre la droite D et la courbe pH(V) : c'est le
point correspondant à l'équivalence.
http://jeanneau-maths-sciences.weebly.com!
page 4/4