Bonjour, je m'adresse à vous car je n'arrive pas à finir mon devoir de spécialité physique...
Voici l'énoncé:
Couples d'oxydoréduction intervenant : Cu2+(aq) / Cu(s) NO3-(aq) / NO(g) Masses molaires atomiques : N : 14 g.mol-1 O : 16 g.mol-1
Une eau est potable si sa concentration massique en ion nitrate est inférieure à 50 mg.L-
La connaissance de la teneur en nitrate des cours d'eau est donc fondamentale. C'est pourquoi l'association Eau & Rivières vous demande de doser les ions nitrate NO3- contenus dans un échantillon d'eau prélevé dans un fossé bordant une zone agricole. L'association s'est procurée un protocole de dosage, mais n'a pas la compétence technique pour le mettre en œuvre… C'est donc là que vous intervenez !
PRINCIPE : Une des méthodes possibles de dosage utilise la spectrophotométrie. Mais l'ion nitrate ne colorant pas les solutions aqueuses, on procède indirectement et en plusieurs étapes :
Réduction des ions nitrate NO3- en monoxyde d'azote NO(g) par le cuivre Cu(s) placé en excès (oxydé en ions Cu2+(aq)) selon le bilan
3Cu + 2NO3- + 8 H+ 3Cu2+ + 2NO + 4H2O réaction (1)
Complexation des ions Cu2+ formés par l'ammoniac NH3 ; on forme ainsi le complexe « bleu céleste » Cu(NH3)42+ selon le bilan Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ réaction (2)
Dosage par étalonnage du complexe formé
MODE OPERATOIRE :
1. Réduction des ions nitrate par le cuivre métallique
Dans un ballon, on introduit précisément 5 mL d'eau polluée à étudier, quelques copeaux de cuivre et 5 mL d'acide sulfurique concentré.
A la fin de la réaction on élimine les copeaux de cuivre restant puis on transvase le contenu du ballon dans un erlenmeyer. Après refroidissement, on place une solution d'ammoniac concentré.
Tous les ions Cu2+ réagissent dans cette étape où l'ammoniac est en excès.
Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+
On transfère enfin le tout dans une fiole jaugée de 100 mL et on complète jusqu'au trait de jauge avec de l'eau distillée. Soit Seau la solution obtenue.
2. Dosage spectrophotométrique
On dispose d'une solution constituée d'un mélange eau / ammoniac concentré. On dissout une masse de 250 mg de sulfate de cuivre (II) pour obtenir une solution mère S0. On réalise alors une gamme étalon, constituée des solutions S1, S2 et S3 obtenues par dilution de la solution S0 dans le mélange eau/ammoniac. A l'aide d'un spectrophotomètre calibré et réglé sur 620 nm, on mesure l'absorbance de chacune des solutions S0 à S3.
Solution
C (10-3 mol/L) A
0 0
5,20 0.27
10,5 0.56
15,7 0.872
20,9 1.172
On mesure également l'absorbance de la solution Seau obtenue à partir de l'eau polluée.
Aeau =0,196
Questions
1. Expliquer brièvement l'origine des marées vertes observées en Bretagne.
2. Expliquer de façon synthétique la stratégie mise en œuvre dans ce protocole opératoire, on expliquera notamment le choix de la longueur d'onde de travail.
3. Exploitation des résultats expérimentaux :
3.1. Tracer la courbe A = f(c), où c désigne la concentration en ions cuivre complexés et A l'absorbance.
3.2. Rechercher l'équation de la droite
3.3. Déterminer la concentration molaire en ion cuivre complexé Cu(NH3)42+ dans la solution préparée Seau, puis calculer la quantité de matière d'ions Cu(NH3)42+ présents dans la fiole de 100mL. Déduire la quantité de matière d'ions Cu2+ obtenus dans la réaction 1. Justifier.
3.4. A partir de la réaction de réduction des ions nitrate par le cuivre, montrer que l'on peut lier la quantité de matière d'ions nitrate présents dans l'eau analysée à la quantité de matière d'ions Cu2+ calculée à la question précédente.
3.5. Calculer n(NO3-), la quantité de matière présente au départ dans les 5mL ; déduire ensuite la concentration molaire [NO3-] en ions nitrate de l'eau polluée.
4. Conclure quant à la potabilité de l'échantillon d'eau polluée.
J'ai répondu à la question 1,2 et 3. J'ai tracé le graphique mais je n'arrive pas à faire les questions 3.3,3.4,3.5.
Pourriez vous m'aider s'il vous plait? Merci d'avance
bonjour ,
le graphique te permet de trouver C(eau)
la qté de matière de complexe dans 100mL est n(complexe)=C(eau)*0,1
d'après l'équation 2, n(Cu2+)=n(complexe)
d'après l'équation1 n(NO3-)/2 =n(Cu2+)/3
n(NO3-)= 2/ n(Cu2+)
Cette qté de NO3- était contenue dans 5 mL d'eau polluée.
Donc C(NO3-)= n(NO3-)/0,05
Je trouve m=2,9 g/L Cela me parait beaucoup,mais comme il s'agit de l'eau d'un fossé on peut imaginer qu'il y ait eu concentration des nitrates d'origine agricole .
Vous devez être membre accéder à ce service...
Pas encore inscrit ?
1 compte par personne, multi-compte interdit !
Ou identifiez-vous :