Merci de me vérifier ces résultats…

Exercice

Les questions 3,4 et 5 sont indépendantes.

 On se propose au cours d'une séance de TP d'identifier 3 eaux minérales
 On connaît pour chaque eau minérale la concentration massique exprimée en mg.L-1 de certains ions :

Eau
N1
Ion calcium Ca  2+ : 9.9




Ion chlorure Cl  - : 8.4
Ion hydrogénocarbonate HCO3  - : 65.3
Ion sulfate SO4   2- : 6.9

N2
Ion calcium Ca  2+ : 103
Ion chlorure Cl  - : 235
Ion hydrogénocarbonate HCO3  - : 2989
Ion sulfate SO4   2- : 138

N3
Ion calcium Ca  2+ : 555
Ion chlorure Cl  - : /
Ion hydrogénocarbonate HCO3  - : 403
Ion sulfate SO4   2- : 1479


 Lors du TP, on dispose de trois flacons notés A, B et C qui contiennent chacun l'une des eaux
 On souhaite retrouver quelle eau minérale est contenue dans chaque flacon. Pour cela on effectue différents tests pour chacune des eaux contenues dans les flacons.
 Les résultats obtenus lors des tests sont consignés dans le tableau suivant :

Réactif ;
Nitrate d'argent : flacon A : abondant précipité blanc / Flacon B : Abondant précipité blanc / Flacon C : Très léger précipité blanc



Chlorure de baryum : flacon A : Léger précipité blanc/ flacon B : abondant précipité blanc / flacon C : pas de précipité visible


Solution d'acide chlorydrique : flacon A : dégagement gazeux / flacon B : pas de dégagement gazeux visible / flacon C : pas de dégagement visible


Oxalate d'amonium : flacon A : précipité blanc en quantité moyenne / flacon B : abondant précipité blanc / flacon C : pas de précipité visible








Questions

1. A partir des tests effectués donner la nature des ions dans chacun des flacons A, B et C et justifier
2. Identifier l'eau minérale présente dans chacun des flacons A, B et C
3. Déterminer dans l'eau minérale n2 les concentrations molaires des ions présents
4. Le réactif mettant en évidence la présence des ions sulfate est la solution de chlorure de baryum de concentration en soluté c = 0.25 mol.L-1
a) Quelle est la formule du soluté ?
b) Indiquez la masse de soluté à prélever pour préparer 100 mL de cette solution
c) Quelles sont les concentrations molaires des ions présents dans cette solution ?

5.Le réactif mettant en évidence la présence des ions calcium est la solution d'oxalate d'amonium de concentration c = 0.20 mol.L-1
a)  Ecrire l'équation de la réaction de précipitation correspondante
b) Donner la formule du sel d'oxalate d'amonium
c) Quelle est la quantité d'ions oxalate présents dans le volume V' = 4.0 mL de solution d'oxalate d'amonium ?
d) Quelle masse de précipité obtient-on si on mélange V= 3.0 mL d'eau n2 avec V'= 4.0 mL de solution d'oxalate d'amonium ?

Données

Masses molaires (g.mol-1) : Cl : 35.5, C : 12.0, H : 1.0, O ; 16.0, S ; 32.1 Ca ; 40.1, Ba ; 137.3

Tests

Réactif : nitrate d'argent
Observation : précipité blanc
Nom de l'ion identifié : ion chlorure ou ion sulfate
Réactif : chlorure de baryum
Observation : précipité blanc
Nom de l'ion identifié : ion sulfate

Réactif : solution d'acide chlorydrique
Observation : dégagement gazeux
Nom de l'ion identifié : ion hydrogénocarbonate

Réactif : oxalate d'amonium
Observation : précipité blanc
Nom de l'ion identifié : ion calcium


Ion amonium : NH4   +
Ion oxalate : C2O4    2-
Ion baryum : Ba   2+



Réponses

1.  Dans le flacon A :
- présence ions chlorure ou ions sulfate car en présence de nitrate d'argent il se forme un précipité blanc
- présence ions sulfate car en présence de chlorure de baryum il se forme un précipité blanc.
- présence ions hydrogénocarbonate car en présence d'une solution d'acide chloridrique on observe un dégagement gazeux.
- présence ions calcium car en présence d'oxalate d'amonium, il se forme un précipité blanc

Dans le flacon B :
- idem que flacon A sauf absence ions hydrogénocarbonates car la solution d'acide chloridrique ne réagit pas pour former un dégagement gazeux.
Dans le flacon C :
- présence ions chlorure car en présence de nitrate d'argent il y a formation d'un précipité blanc de plus il n'y a pas de sulfate qui réagit avec le chlorure de baryum pour former un dégagement gazeux.


2. C'est en comparant les réactions et les différentes concentrations que l'on parvient à déterminer quelle eau il y a dans chaque flacon. Exemple : abondance ions sulfate dans flacon B donc pas d'ions chlorure. Ainsi :
flacon B : eau n3
flacon A : eau n2
flacon C : eau n1


3. C = t/M
C (Ca   2+) = t (Ca   2+)/ M (Ca   2+)
C (Ca   2+) = 101 * 10^-3 / 40.1
C (Ca   2+) = 2.5 * 10^-3 mol.L-1

C (Cl-) = t (Cl-) / M (Cl-) = 235 * 10^-3 / 35.5 = 6.6 * 10^-3 mol.L-1

C ( HCO3   - ) = t (HCO3   -) / M (HCO3   -) = 2989 / 61 = 49 mol.L-1

C (SO4   2- ) = t ( SO4   2-) / M (SO4   2-) = 138 / 96.1 = 1.4 * 10^-3 mol.L-1


4. a) soluté : chlorure de baryum de formule BaCl2
b) C = t/M
t = M*C
t (BaCl2) = 208.3 * 0.25 = 52 g.L-1

t= m/V
m = t (Bacl2) * V2 = 52 * 100 * 10^-3 = 5.2 g
Il faut donc prélever 5.2 g de soluté

c) BaCl2 (s)  Ba   2+ (aq)   +   2Cl-(aq)

n( BaCl2) = m/M = 5.2 / 208.3 = 2.5 * 10^-2 mol
n (BaCl2) = n(Ba  2+) = 2.5 * 10^-2 mol

[Ba  2+] = n (Ba   2+ ) / V2 = (2.5 * 10^-2)/ 100* 10^-3 = 0.25 mol.L-1

n (Cl-) = 2n (BaCl2)
[ Cl-] = 2n (BaCl2) / V2 = (2*2.5*10^-2)/100 * 10^-3 = 0.50 mol.L-1




5. a) (NH4)2C2O4  +   Ca   Ca((NH4)2C2O4)2
b) NaCl(Nh4)2C2O4
c) (NH4)2C2O4(s)  2NH4  +(aq) + C2O4  2- (aq)

C(NH4)2C2O4 = 0.20 mol.L-1
V' = 4.0 mL

n ( NH4)2C2O4 = C (NH4)2C2O4 * V' = 0.20 * 4.0 * 10^-3 = 8.0 * 10^-4 mol

n (C2O4   2- ) = n (NH4)2C2O4 = 8.0 * 10^-4 mol



d) t = m/V'
m = t * V' = 103 * 10^-3 * 3.0 * 10^-3 = 3.1 * 10^-4 g
Il y a 3.1 * 10^-4 g de Ca   2+ dans l'eau n2

C ( NH4)2C2O4 = t ( NH4)2C2O4) / M (NH4)2C2O4
t = C * M = 0.20 * 124.0 = 1.6 * 10^-3 g.L-1

t = m / V
m (NH4)2C2O4 = 1.6 * 10^-3 * 4.0 * 10^-3 = 6.4 * 10^-6 g

Dans la solution d'oxalate d'amonium, il y a 6.4 * 10^-6 g de (NH4)2C2O4
 Donc m précipité = 3.1 * 10^-4 + 6.4 * 10^-6 = 3.2 * 10^-4 g

Merci de m'aider car certains résultats me semblent un peu bizarres…