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[Spé] séparation d'espèces métalliques
Bonjour,
Dans un tube à essai contenant 2 mL de sulfate d'aluminium, 2Al3+ + 3 SO42- à 0.05mol.L-1, on ajoute deux gouttes de solution de soude à 2.5mol.L-1. La solution se trouble puis au bout d'un moment ça redevient limpide. On ajoute alors goutte à goutte de l'acide chlorhydrique à 3 mol.L-1
On nous demande alors de calculer les valeurs du quotient de réaction et du pH de la solution lorsque le précipité apparaît:
Qr = K (avec K = 1.0*1032 le quotient de réaction de précipitation de Al(OH)3)
Mais pourquoi lorsque le précipité apparaît, Qr = K? Normalement, la constante d'équilibre ne traduit-elle pas l'état dans le quel tout les réactifs ont été précipité? parce que lorsque le précipité apparaît, normalement Qr < K et c'est quand tout à été précipité que Qr = K non?
Puis pour calculer le pH, il faut connaître la concentration en H3O+. Pour cela on fait:
1 / [K * [Al3+]] = [HO-]
Mais ce que je ne comprend pas, c'est que la concentration en [HO-], si elle a considérablement changée, pourquoi pas celle de [Al3+] puisqu'on a la réaction:
Al3+ + Ho- = Al(OH)3
Donc la concentration en ([Al3+] est elle aussi inconnue.
c'est où le bug?
la réaction de précipitation est
Al3+ + 3OH- =Al(OH)3 (s)
l'expression de Qr est
Qr=[Al3+]*[OH-]3
lorsqu'il existe un pté ,les ions sont en équilibre avec le solide et dans ce cas Qr=K
Tant que Qr <K il ne se forme pas de précipité
Si Qr> K le système évolue de façon à ce que l'équilibre s'établisse entre les ions et le solide
l'équilibre correspond au cas où Qr=K
Le précipité commencera à se former pour [Al3+]*[OH-]3=K soit [OH-]3=K/[Al3+}
dans ce cas c(Al2(SO4)3=0,05mol/L donc [Al3+]=2*0,05=0,1mol/L
[OH-]=(K/0,1)1/3
[OH-]=2,15.10-4 mol/l
pH=10,3
euh normalement il n'y a pas de Al2(SO4)3, mais une solution 2Al3+ + 3 SO42-. Je comprend votre raisonnement mais ce que je ne comprend pas c'est que pourquoi on prend la quantité en aluminium initialement présente dans le mélange initial, alors que s'il y a un précipité qui s'est formé, c'est qu'une partie des ions Al+3 qui étaient initialement présents ont réagi et donc leur quantité de matière ne peuvent pas être la même qu'à l'état initial.
dans l'énoncé on dit que la concentration de Al2(SO4)3 vaut 0,05 mol /L.C'est la concentration en soluté apporté.
c=Al2(SO4)3 =0,05 mol /L.
l'équation de dissociation est
Al2(SO4)3 =2 Al3+ +3 SO42-
donc [Al]3+ =2*c(Al2(SO4)3 ) et [SO42-]=3*c(Al2(SO4)3)
[Al3+] et[SO42-] sont les concentrations effectives.
initialement ,[Al3+]=2*0,050=0,10mol/L
on ajoute une solution concentrée de OH-.
Lorsque le premier grain de Al(OH)3 apparait,le quotient de réaction est égal à Ks et la concentration en OH- est égalale à [OH-]lim telle que
Ks=[Al3+*[OH-]3lim lim indiquant que c'est la plus petite concentration en OH- qui permet la formation du précipité.
Si [OH-]<[OH-]lim il n'y a pas de précipité,le quotient de réaction étant <Ks.
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