TD N°2 chimie des solutions Exercice 1. L’ion Ce 4+ peut se complexer avec le ligand sulfato SO 42- avec un indice de coordination variant de 1 à 3. On donne les courbes de distribution des espèces en fonction de pSO4 = -log (SO42-) 1. 2. 3. 4. Attribuer à chaque courbe l’ion libre ou le complexe associé. Ecrire les réactions de formation successives et déduire graphiquement les pK di associés. Caculer les constantes globales de formation i Tracer le diagramme de prédominance de ces divers complexes. Exercice 2. On place 2,5.10-3 mol de chromate d’argent (Ag2CrO4) dans 50 mL d’eau. On obtient la solution A. a) La solution A est-elle saturée ? Calculer la solubilité du chromate d’argent dans l’eau. b) Comment évolue cette solubilité si on acidifie la solution A? Un raisonnement qualitatif suffit. c) A volume constant, on ajoute de l’ammoniac à la solution initiale A. que se passe-t-il ? Un raisonnement qualitatif suffit Données : NH4+/NH3 Ag2CrO4(s) Ag(NH3)2+ pKa = 9,2 pKs = 11,95 pKd = 7,4 Exercice 3 a. A l’aide des données ci-dessous, déterminer la solubilité du dioxyde de carbone dans l’eau sous 1 bar. Sous quelles formes trouve-t-on l’élément carbone en solution ? Exprimer alors la solubilité de CO2(g) en fonction des concentrations de toutes les espèces carbonées en solution. b. On considère maintenant une solution aqueuse saturée en dioxyde carbone sous 1 bar. Comment varie la solubilité du dioxyde de carbone gazeux si on augment le pH de la solution aqueuse (sans dilution) ? c. On considère une solution aqueuse contenant 10-2 mol.L-1 en hydroxyde de calcium, supposé entièrement dissous . Evaluer son pH. d. On fait barboter du dioxyde de carbone dans cette solution aqueuse de façon à saturer la solution en CO 2. Un précipité de carbonate de calcium apparaît. Ecrire La réaction de dissolution de CO2(g) en tenant compte des espèces prépondérantes. Calculer sa constante d’équilibre. Données à 25°C : Que vaut la pression de CO2 quand 90% du calcium a précipité ? CO2 (d) : deux pKa successifs valant 6,3 et 10,3 ; CaCO3(s) : pKs = 8,3 ; CO2 (g) = CO2 (aq) : Constante de dissolution, K = 0,022. Execice 4. Ecrire la réaction de dissolution du diode dans l’eau Exercice 5: La glycine H2NCH2COOH, notée GH est le plus simple des acides -aminés. C’est un solide incolore, soluble dans l’eau. Les constantes d’acidité des deux couples acidobasiques associés à GH sont : pKA1 = 2,4 et pKA2 = 9,1 1. Tracer le diagramme de prédominance des espèces de la glycine en fonction du pH. On notera l’espèce 2HC(NH3+)COO-. 2. On prépare une solution(S) de glycine en dissolvant le corps pur solide dans l’eau. On obtient une solution aqueuse de concentration molaire C = 0,050 mol.L-1. Quelle est la forme prédominante de la glycine dans cette solution ? 3. On titre V0 =25,0 mL de la solution précédente par une solution étalonnée d’hydroxyde de sodium de concentration CT = 0,100 mol.L-1. Le titrage est suivi simultanément par pH-métrie et par conductimétrie. 3.1. Rappeler le matériel utilisé pour un dosage pH-métrique 3.2. Rappeler le principe d’une mesure conductimétrique 4. On donne sur la figure 1 les courbes obtenues pH = f(V) et Gcorr = g (V) avec et V le volume de titrant ajouté. Justifier la courbe obtenue pour Gcorr = g (V) Données : Conductivités molaires limites λi des ions en S m2 mol-1 ion λi S m2 mol-1 H+ 3,5.10-2 HO- 2,0.10-2 Na+ 0,5.10-2 GH2+ 0,34.10-2 G- 0,15.10-2 P4 Equilibre de partage d'un soluté entre deux solvants non miscibles On s'intéresse au partage de l'acide salicylique, noté A, entre deux solvants non miscibles, l'eau et le toluène. Dans le toluène, A peut former un dimère noté A2 . a) Interpréter la formation du dimère et expliquer pourquoi il n'existe pas dans l'eau. b) On néglige le caractère acide de A de sorte que deux équilibres seulement interviennent : A(aq) = A(tol) , constante K1° appelée coefficient de partage, 2 A(tol) = A2(tol) , constante K2°. On note Ce la concentration de A dans l'eau, Cm celle en monomère dans le toluène et Cd celle en dimère dans le toluène (pour un système à l'équilibre). On désigne par Ct la concentration totale de l'acide dans le toluène (valeur à laquelle on peut accéder par dosage acido-basique, la réaction de dosage ayant pour effet de déplacer l'équilibre de dimérisation). Etablir une relation sous la forme C t /Ce = a.Ce + b en précisant les expressions de a et de b en fonction des constantes d'équilibre. c) A 22°C, on a obtenu pour différents mélanges les résultats suivants: 100.Ce /mol.L-1 0,50 1,02 2,11 2,94 4,08 100.Ct /mol.L-1 0,80 2,40 8,01 14,50 26,40 En déduire les valeurs de K1° et de K2° par une méthode graphique ou par régression linéaire. d) Proposer une méthode de détermination de C t et de Ce sachant que seule la première acidité de l'acide salicylique intervient (pKa = 3).