Etude d'une solution commerciale destinée à diminuer le pH de l'eau d'un aquarium : concours manipulateur d'électroradiologie médicale : St Germain 2009.

. Sur l'étiquette du produit destiné à diminuer le pH de l'eau d'un aquarium, on peut lire que la solution commerciale S0 est constituée d'acide chlorhydrique ( H3O+aq + Cl-aq) mais aucune concentration n'est indiquée. La concentration c0 de la solution commerciale est égale à la concentration en ion H3O+aq. On cherche à déterminer cette concentration par titrage pH-métrique. Pour cela on dilue 50 fois la solution commerciale et on procède au titrage d'un volume VA = 20,0 mL de la solution diluée SA à l'aide d'une solution d'hydroxyde de sodium ( Na+aq + HO-aq ) SB de concentration  molaire en soluté apporté cB = 4,0 10-2 mol/L. On obtient la courbe ci-dessous. On a également fait apparaître la coure représentant la dérivée du pH en fonction du volume de soude versé ( en pointillé ). Ecrire l'équation de la réaction support du titrage. H3O+aq +HO-aq  =2H2O(l). Définir l'équivalence. A l'équivalence, les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiomètriques. Avant l'équivalence, l'un des réactifs est en  excès, après l'équivalence, l'autre  réactif est en excès. En déduire la concentration en ion oxonium dans la solution SA. cA VA = cB VE ; cA  = cB VE /VA = 4,0 10-2 *25/20 = 5,0 10-2 mol/L. Montrer que dans la solution commerciale, la concentration en ion oxonium est voisine de 2,5 mol/L. Tenir compte de la dilution : 5,0 10-2 *50 =2,5 mol/L. . . L'eau étant plus ou moins calcaire, elle contient des ions hydrogénocarbonate HCO3-aq dont il faut tenir compte. Les ions oxonium introduit vont en effet réagir avec ces ions. L'équation associée à la réaction considérée est la suivante : HCO3-aq + H3O+aq = CO2 aq + H2O(l). Donner l'expression de la constante d'équilibre K associée à l'équation. K = [CO2 aq] / ([HCO3-aq][H3O+aq]). Exprimer K en fonction de la constante d'acidiité Ka du couple CO2 aq, H2O(l) /HCO3-aq. Ka = [HCO3-aq][H3O+aq] / [CO2 aq] K = 1 / Ka. Calculer K si Ka = 10-6,4. K =106,4 =2,5 106.

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