CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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Exercices
Dans un volume V = 10,0 mL de solution à
C =9,5 . 10 –2 mol . L –1 en ions Ag + et à C'=1,0 . 10 –2 mol . L –1
en ions Fe 3+ , on verse progressivement un volume v d’une
solution à c = 0,10 mol . L –1 de thiocyanate de potassium,
jusqu’à l’équivalence repérée par l’apparition de la coloration
rouge.
a. Déterminer le volume v E versé à l’équivalence. Pour faire
les approximations, on utilisera le fait que v E est voisin de
10 mL.
b. Déterminer les concentrations en Fe 3+ , Ag + et SCN – dans
le mélange à l’équivalence. Conclure quant à l’utilisation de
Fe 3+ comme indicateur de fin de dosage.
Données :
pK s (Fe(OH) 3) = 36,0 ;
log b([FeSCN] 2+ ) = 2,0 ; pK s (AgSCN) = 12,0.
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*Précipitation et complexation
L’ion aluminium (III) donne avec les ions hydroxyde un pré-
cipité de pK s = 33 et avec les ions oxalate C 2O 4 2– notés Ox
un complexe : l’ion trioxalatoaluminate (III) [Al(Ox) 3] 3– de
constante de formation telle que log b = 13 .
Soit une solution à 0,10 mol . L –1 en ions Al 3+ .
1 • Calculer le pH de précipitation de l’hydroxyde d’aluminium
en l’absence d’ions oxalate.
2 • Montrer qu’en présence d’ions oxalate à 1,0 mol . L –1 ,
il n’y a pas de précipité d’hydroxyde à pH = 6,3 . Déterminer
la valeur minimale du pH pour laquelle le précipité apparaît.
3 • Indiquer l’intérêt pratique de ces résultats.
Données :
pKA (H2C2O4 / HC2O – 4) = 1,25 ;
pKA (HC2O – 4 / C2O 2–
4 ) = 4,3 .
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Précipitation de sulfures
Une solution A contient des ions Cd 2+ , Cu 2+ et Mn 2+ tous
à la même concentration de 1,0 . 10 –2 mol . L –1 . Un barbotage
de sulfure d’hydrogène H 2S gazeux dans ce mélange maintient
la concentration en H 2S dissous à 0,10 mol . L –1 .
1 • Quels précipités observera-t-on si on fixe le pH à 4,0 à
l’aide d’une solution tampon ?
2 • Quel pH observera-t-on si, la solution n’étant pas tamponnée,
la précipitation des mêmes sulfures est totale ? SOS
Données : pK A (H 2S /HS – ) = 7 ; pK A (HS – / S 2– ) = 13 ;
pK s (CdS) = 28,4 ; pK s (CuS) = 44 ;
pK s (MnS) = 9,6 .
SOS : Montrer qu’alors les réactions entre les ions M 2+ et
H 2S sont quasi totales.
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*Précipitation sélective en fonction
du pH
À 1,00 L de solution contenant des quantités n = 1,0 . 10 –2 mol
d’ions baryum Ba 2+ et n' = 1,0 . 10 –2 mol d’ions strontium
Sr 2+ , on ajoute 0,10 mol de K 2CrO 4 . Entre quelles limites
faut-il maintenir le pH du mélange pour que 99 %
au moins du chromate de baryum précipite sans que plus
de 1 % de chromate de strontium ne précipite ? SOS
Données :
pK s (BaCrO 4) = 9,7 ; pK s (SrCrO 4) = 4,4 ;
pK A (HCrO – 4 / CrO 4 2– ) = 6,4 .
SOS : À partir des conditions imposées, déterminer, dans
chaque cas, [M 2+ ] puis [CrO 4 2– ]. En écrivant la conservation
de la quantité d’ions chromate initialement introduits et présents
sous forme CrO 4 2– , HCrO4 – , MCrO4 (s), déterminer
[HCrO 4 – ] et le pH.
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**Solubilité du carbonate de baryum
en fonction du pH
On veut dissoudre du carbonate de baryum dans une solution
de pH variable.
1 • Exprimer la solubilité s du carbonate de baryum en fonction
de h, K A1 , K A2 et K s . SOS
2 • Tracer la courbe log s = f (pH) pour 4 < pH < 9. SOS
3 • Déterminer graphiquement la valeur du pH nécessaire
pour que la solubilité s soit de 1,0 . 10 –2 mol . L –1 .
Données :
pKs (BaCO3) = 8,3 ; pKA1 (CO2 / HCO – 3) = 6,4 ;
pKA2 (HCO – 3 / CO 2–
3 ) = 10,3 .
SOS : 1 • Les ions CO 3 2– qui apparaissent lors de la dissolution
de BaCO 3 peuvent se retrouver sous la forme de CO 3 2– ,
HCO 3 – et CO2.
2 • Calculer log s pour pH = 4, 5, …, 9.
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Exercices en relation
avec les travaux pratiques
Étude de précipitations
par conductimétrie
À25 °C, on agite de l’hydroxyde de cadmium dans de l’eau
pure de conductivité s eau = 72 µS . m –1 . Après saturation et
filtration, on mesure la conductivité de la solution ainsi
préparée : on trouve s sol = 630 µS . m –1 .