Travaux pratiques sur le traitement de l'eau d'une piscine - correction, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8824 April 2014

Travaux pratiques sur le traitement de l'eau d'une piscine - correction, Exercices de Chimie

PDF (177.3 KB)
2 pages
225Numéro de visites
Description
Travaux pratiques de sciences chimiques sur le traitement de l'eau d'une piscine - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium au laboratoire Étud...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Exo1-TRAITEMENT DE L’EAU D’UNE PISCINE 4pts

09/2005 Métropole Calculatrice interdite EXERCICE I : TRAITEMENT DE L'EAU D'UNE PISCINE (4 points)

1. Électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium au laboratoire

1.1. D’après le texte, les espèces chimiques présentes sont les ions Na+(aq) et Cl–(aq (solution aqueuse de

chlorure de sodium) et l’eau (H2O, H3O+ et HO–). Or il se forme du dichlore et du dihydrogène, les

couples mis en jeu sont : H2O / H2(g) et Cl2(g) / Cl–(aq) .

1.2. Cl– est le réducteur du couple Cl2(g) / Cl–(aq), les ions chlorure peuvent être oxydés.

1.3. Une oxydation libère un ou des électrons qui vont être "pompés" par la borne + du générateur. Cette

oxydation a donc lieu au niveau de l'électrode B. L'oxydation est modélisée par la demi-équation

suivante : 2Cl–(aq) = Cl2(g) + 2 e– . Il se dégage alors du dichlore.

2. Étude d'un électrolyseur pour piscine

2.1.1.

Avancement 2 H2O + 2 Cl–(aq) = H2(g) + Cl2(g) + 2 HO–(aq)

Quantité

(en mol)

d’électrons

échangés

État initial 0 excès n(Cl–)i 0 0 0 0

État en cours de

transformation x excès n(Cl–)i–2x x x 2x 2x

État final xf excès n(Cl–)i–2xf xf xf 2 xf 2 xf

2.1.2. D’après le tableau : n(e–) = 2x et n1(Cl2) = x donc n(e–) =2 n1(Cl2)

2.2. Cl2(g) + 2 HO–(aq) = H2O + Cl–(aq) + ClO–(aq) (équation 2)

D’après l’équation chimique: n2(Cl2)consommée = n(ClO–)formée

2.3. Si la transformation associée à l’équation 2 est totale et rapide, tout le dichlore formé est consommé,

donc n1(Cl2) = n2(Cl2)consommée .

soit ( )

2

n e = n(ClO–)formée.

2.4. Pendant la durée t, il circule une quantité d'électricité Q = I.t.

D'autre part la quantité d'électricité est liée au nombre N d'électrons ayant circulé pendant cette durée:

Q = N.e.

Le nombre d'électrons ayant circulé est lié à la quantité de matière d'électrons : n(e–) = N / NA où NA est

la constante d'Avogadro. Donc N = n(e–).NA alors Q = n(e–).e.NA.

Il vient Q = n(e–).e.NA = I.t.

Enfin d'après 2.3., n(e–) = 2 n(ClO–)formée

Finalement 2 n(ClO–)formée .e.NA = I.t.

on a donc n(ClO–) = .

2 . A

I t

e N

 t à convertir en s

n(ClO–) = 5

4

55 100,1

106,3

100,1

360010

100,12

360020

 

 



 = 0,36 mol

3. Régulation du pH de l'eau de piscine

3.1.1. Traçons un diagramme de prédominance :

À ce pH (8,5) l’espèce prédominante est l’ion hypochlorite ClO–.

pH

pKA3 = 7,5 HClO(aq) ClO–(aq)

3.1.2. La constante d'acidité A3

K est égale au quotient de réaction à l'équilibre de la réaction suivante:

HClO(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + ClO–(aq) donc ( ) 3 ( )

A3 ( )

. K

aq aqéq éq

aq éq

ClO H O

HClO

         

   

soit ( ) ( )

A A 3 ( )3 3 ( ) ( )

log K pK log log log pH aq aq

aq

aq aq

ClO ClO H O

HClO HClO

 

                     

              

alors ( )

A3 ( )

log pH pK aq

aq

ClO

HClO

             

( ) pH pKA3

( )

10 aq

aq

ClO

HClO

 

        

( )

( )

aq

aq

ClO

HClO

   

   

= 108,5–7,5 = 10

3.2.1. ClO–(aq) + H3O+(aq) = HClO(aq) + H2O (équation 3) K = ( )

( ) 3 ( ) .

aq éq

aq aqéq éq

HClO

ClO H O 

   

       

On remarque que K =

3

1

A K

alors K = pKA3

1

10 

donc K = 107,5 (calculatrice interdite)

3.2.2.a. Avant l’ajout d’acide chlorhydrique [H3O+]0 = 10–pH = 0 n

V .

Après l'ajout de n = 0,10 mol d'acide chlorhydrique [H3O+]i = 0 10 pHn n V n

V V

   

[H3O+]i = 8,5 5 1

5

10 1,0 10 1,0 10

1,0 10

    

 =

3,5 1

5

1,0 10 1,0 10

1,0 10

   

 =

1

5

1,0 10

1,0 10



=1,010–6 mol.L-1

3.2.2.b. Qr, i = ( )

( ) 3 ( ) .

aq i

aq aqi i

HClO

ClO H O 

   

       

D'après 3.1.2. ( )

( )

aq

aq

ClO

HClO

   

   

= 10 donc ( )

( )

aq i

aq i

HClO

ClO

   

   

= 1,010–1

Qr,i = 1,010 –1

6

1

1,0 10 = 1,0105

3.2.3. Qr, i < K, donc évolution de la réaction dans le sens direct.

3.2.4. Si la réaction évolue dans le sensdirect, alors la concentration en ions hypochlorite ClO– diminue et

celle en acide hypochloreux HClO augmente ; donc le rapport ( )

( )

aq

aq

ClO

HClO

   

   

diminue.

Or ( ) 3 ( )

A3 ( )

. K

aq aqéq éq

aq éq

ClO H O

HClO

         

   

reste constante, donc la concentration en ions oxonium augmente.

Le pH diminue.

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome