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Dosage des ions Carbonates
Bonjour à tous
J'ai un soucis particulier dans un exercice de dosage
En effet, on nous donne la masse molaire du carbonate de sodium (Na2CO3). Soit 106g/mol.
puis on nous dit
Les carbonates peuvent être dosés, en solution aqueuse par de l'acide chlorhydrique (HCl) selon la réaction : CO3(2-) + 2H3O+ donnent CO2 + 3H2O
L'ion carbonate est une di base correspondant aux couples acide/base suivants à 25°C: H2CO3/HCO3(-) avec comme Pka = 6,37 et HCO3(-)/CO3(2-) avec son pka à 10,3
21) Ecrire les deux équations successives d'équilibre des ions carbonates en faisant apparaitre les ions OH- ( ce que j'ai pu faire ) ainsi que la constante associé qui est à chaque fois les Kb associés aux Pka donné plus haut (j'ai pu faire)
puis on dit
Une lessive Saint-Marc est composée en théorie de 45% en poids de carbonate de sodium (Na2CO3)
22) On veut titrer les ions carbonates contenus dans la lessive avec du HCl 0,1M. Ecrire les deux réactions de dosage (neutralisation) successives se déroulant lors du titrage. On fera l'hypothèse que seuls les carbonates seront neutralisés.
23) Nous disposons de 20 mL de solution obtenue en dissolvant 0,7 g de lessive dans 20 mL d'eau. On effectue le titrage de cette solution et on obtient la courbe suivante par suivi pH-métrique. Déterminez graphiquement le volume équivalent et le pH associé.(Jai trouvé le pH à 8,35 et le volume à 30ml)
24) Vérifier votre valeur de pH à l'équivalence avec un calcul, à partir des réactions de dosage. On fera l'hypothèse qu'il y a exactement 45% en poids de Na2CO3 dans la lessive.
25) Quel indicateur coloré serait un choix judicieux pour ce titrage ? Justifier.
26) A partir de ce titrage, calculez la concentration initiale en carbonates de la solution titrée.
27) Le paquet de lessive indique 45% en masse de carbonates, cette information est-elle exacte ? Justifier par le calcul.
Je suis bloqué à la question 24. Voila pourquoi je vous sollicite.
Merci d'avance
Bonsoir
Reprends l'équation de dosage. Tu vas montrer qu'à la première équivalence, la solution est équivalente à une solution de base faible dont tu vas pouvoir calculer la concentration. Facile ensuite de trouver le pH correspondant.
PS : Peux-tu vérifier les valeurs numériques que tu as fournies (volumes et concentrations) ? Elles ne sont pas cohérentes avec une première équivalence à 30mL...
La toute première équation fournie par l'énoncé est sans intérêt pour l'étude du dosage par pH-métrie. Ce sont les deux réactions successives de dosage qui sont intéressantes, celles obtenues à la question 2.2).
Quand j fais mon tableau d'avancement, j'obtiens deux systemes à 2 inconnues qui est extremement long à resoudre. Pouvez vous m'indiquer la valeur du pH que vous trouvez ?
y^2 - xy - ((2,97 * 10^-3) - y - x)(10^-10,3) = 0
( y - x )((2,97*10^-3) -y - x) - (10^-6,37)x = 0
voici mes equations
J'ai terminé les calculs : finalement une première équivalence à 30mL me parait acceptable. Oublie mon message de 23h29 mais reprends celui de 23h17...
Quelle est l'équation de titrage qui se produit jusqu'à la première équivalence ?
A la première équivalence : quelle est la nature de la solution ? Quelle est sa concentration ?
A partir de là : tu pourras remplir un tableau d'avancement pour calculer le pH...
Oui oui, quand je fais comme vous avez dit, je tombe sur les equations que j'ai envoyé plus haut qui font intervenir les Ka liés aux couples donnés plus haut
Et ce systeme d'equations est tres long et difficile à resoudre. Je l'ai meme placé dans un solveur auto mais il ne me donne pas de reponse explicite
Jai joint l'image liée au solveur
Cet échange ressemble à un dialogue de sourds : tu ne tiens absolument pas compte du contenu de mes messages. Le résultat s'obtient de tête ! Pas besoin d'un solveur ! En revanche : il faut réfléchir un peu !
Il te suffit de répondre aux questions que je t'ai déjà posées, la première étant d'ailleurs dans l'énoncé :
Quelle est l'équation de titrage qui se produit jusqu'à la première équivalence ?
A la première équivalence : quelle est la nature de la solution ?
Pour t'aider un peu voici une simulation informatique du dosage faite en supposant que la lessive contient exactement 45% en masse (pas en poids !) de carbonate de sodium. Examine attentivement les courbes représentant les variations des quantités (produits des concentrations par volume total) : avant la première équivalence : comment évoluent les quantités de CO32- et de HCO- avant la première équivalence ? Que peut-on dire dans ce cas de la quantité de CO2aq ?
A la première équivalence : que peux-t-on dire des trois quantités ?
Avant la premiere equivalence, la quantité des ions CO3(2-) diminue tandis que celle des ions HCO3(-) augmente.Et ces quantités le font inversement ce qui veut dire qu'avant la premiere equivalence, il n'ya pas de CO2 produit.
Donc à la premiere equivalence, on peut dire que tout les ions CO3(2-) ont été consommés et ce sont uniquement transformés en ions HCO3(-)
Ton dernier message va dans le bon sens. Avant la première équivalence, tu as une réaction quasi totale d'équation :
CO32- + H3O+ = HCO3- + H2O
A la première équivalence, la solution est ainsi une solution d'hydrogénocarbonate de sodium. L'ion hydrogénocarbonate est un ampholyte (on dit aussi : un ion amphotère). Je te laisse trouver la réaction prépondérante qui impose le pH à la solution. Deux indications :
1° : regarde bien les courbes que je t'ai fournies ; dans le cas particulier de la première équivalence, quelle est la relation simple entre [CO32-] et [CO2(aq)] ?
2° : si tu as des difficultés avec la méthode de recherche systématique de la réaction prépondérante, tu peux t'inspirer de la première partie de ce document. Il s'agit d'un dosage différent mais la méthode générale est la même. 
1; La relation est [CO3(2-)] = [CO2]
2; La reaction preponderante est
HCO3(-) + H20 --> CO3(2-) + H30+
L'ion hydrogénocarbonate est un ampholyte. Tu l'as fait réagir sur l'eau en tant qu'acide. Il peut aussi réagir sur l'eau en tant que base.
D'accord
Quand je considere les deux equations, j'obtiens un pH de 8,32
Pour la question 25, l'indicateur approprié est donc le rouge de Cresol
pour la question 2-, je doute si je dois ecrire CbVb = 1/2 CaVa ou bien CbVb = CaVa
Vu que les ions carbonates, sont une dibase (d'où mon 1/2)
Pour t'aider un peu plus, voici le diagramme des pKa : les couples acide/base sont classés en fonction de leurs pKa. Dans le cas de la première équivalence, j'ai marqué en rouge les espèces initialement prédominantes. Je te rappelle les deux conditions pour qu'une réaction puisse être considérée comme prédominantes :
1° faire intervenir comme réactif un acide et une base qui ne soient pas ultraminoritaires, donc ici un acide et une base marqués en rouge.
2° avoir une constante d'équilibre nettement supérieure aux constantes d'équilibre des autres réactions envisageables.
On ne peut ici envisager aucune réaction respectant la règle du gamma : les constantes d'équilibres sont toutes inférieures à un et d'autant plus grandes que l'écart de pKa entre les deux couples est faible.
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