Aurélie 7/05/07
 

concours kiné APHP acide base : eau d'une piscine. 2007

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Eau d'une piscine ( 6 pts)

Si le pH de l'eau d'une piscine est supérieur à 7, on ajoute une poudre contenant de l'hydrogénosulfate de sodium de formule NaHSO4. Seuls les ions hydrognosulfate réagissent avec l'eau.

  1. Ecrire l'équation de la réaction des ions hydrogénosulfate avec l'eau.
  2. Préciser les couples acide base mis en jeu.
  3. Exprimer la constante d'équilibre associée à cette transformation. La calculer à 25 °C.
    Avant d'ajouter la poudre dans l'eau d'une piscine, on vérifie le pourcentage massique d'hydrogénosulfate de sodium contenu dans la poudre. Pour cela on effectue un titrage par suivi pHmétrique. On prépare une solution S en introduisant 1,0 g de poudre dans 100 mL d'eau distillée. La dissolution de la poudre est dans l'eau est considérée comme totale. A 25° C on titre 20 mL de la solution S par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration cB=0,10 mol/L. Pour obtenir l'équivalence on doit verser 14,8 mL d'hydroxyde de sodium.
  4. Indiquer la liste du matériel et la verrerie nécessaire pour effectuer ce titrage.
  5. Ecrire l'équation de la réaction support du titrage.
  6. Calculer la constante d'équilibre K associée à cette transformation.
  7. Définir l'équivalence.
  8. Calculer la quantité de matière d'ion hydrogénosulfate initialement présents dans 20 mL de solution titrée.
  9. En déduire le pourcentage massique d'hydrogéno sulfate de sodium dans la poudre.

M( NaHSO4) = 120 g/mol ; Ke = 10-14 ; pKa ( HSO4-/SO42-) = 2,0 à 25°C

Aide aux calculs : 120 / 7,5 = 16,0 ; 120*7,5 = 9,0 102 ; 7,5/120 = 6,2 10-2.

 

Equation de la réaction des ions hydrogénosulfate avec l'eau :

Les couples acide base mis en jeu : HSO4-/SO42- ; H3O+/H2O

HSO4- + H2O = SO42- + H3O+.

Expression de la constante d'équilibre associée à cette transformation :

K = [ SO42- ]éq[H3O+]éq / [HSO4-]éq

Il s'agit de l'expression de la constante d'acidité Ka du couple acide base HSO4-/SO42-.

K =Ka = 10-2.

Avant d'ajouter la poudre dans l'eau d'une piscine, on vérifie le pourcentage massique d'hydrogénosulfate de sodium contenu dans la poudre. Pour cela on effectue un titrage par suivi pHmétrique. On prépare une solution S en introduisant 1,0 g de poudre dans 100 mL d'eau distillée. La dissolution de la poudre est dans l'eau est considérée comme totale. A 25° C on titre 20 mL de la solution S par une solution d'hydroxyde de sodium de concentration cB=0,10 mol/L. Pour obtenir l'équivalence on doit verser 14,8 mL d'hydroxyde de sodium.

Liste du matériel et la verrerie nécessaire pour effectuer ce titrage :

Agitateur magnétique, burette graduée de 25 mL, pHmètre + sonde ; becher ou erlenmeyer, pipette jaugée de 20 mL.

Equation de la réaction support du titrage :

HSO4- + HO- = H2O + SO42-.

Constante d'équilibre K associée à cette transformation :

K= [ SO42- ] / ([HSO4-][HO-])

Or [ SO42- ] / [HSO4-] = Ka/[H3O+]

K= Ka/([H3O+][HO-]) ; K=Ka/Ke ;

K= 10-2 / 10-14 = 1012.

A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoéchiométriques. Avant l'équivalence , dans le becher, la soude est en défaut ; après l'équivalence, dans le becher, la soude est en excès.

Calcul de la quantité de matière d'ion hydrogénosulfate initialement présents dans 20 mL de solution titrée :

A l'équivalence CaVa = CbVb = 0,10 *14,8 10-3 =1,48 10-3 mol ( 1,5 10-3 mol)

soit dans 100 mL ( ou dans 1 g de poudre) : 7,4 10-3 mol

masse d'hydrogénsulfate de sodium ( g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol)

m = 120* 7,4 10-3 = 0,89 g

Pourcentage massique d'hydrogénosulfate de sodium dans la poudre :

0,89*100 / 1 = 89 %.

 

 

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