EXERCICES
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2. Comparaison de la solubilité du chlorure de potassium et du chlorure de sodium.
2 a. Le chlorure de sodium est beaucoup plus soluble dans l’eau que le chlorure de
potassium, environ 400 g·L −1 à 20 °C. Interpréter qualitativement ce résultat.
2 b. Calculer à l’aide des valeurs fournies en annexe, l’enthalpie standard de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau. En déduire le sens d’évolution de la solubilité du chlorure de sodium dans l’eau en fonction de la température et comparer au
résultat obtenu pour le chlorure de potassium.
2 c. En se servant des résultats précédents, déduire qualitativement ce qui se passe a
priori lorsqu’on refroidit une solution aqueuse concentrée de chlorure de potassium
et de chlorure de sodium.
2 d. Montrer qu’avec les approximations usuellement effectuées dans l’étude des
phases condensées, les concentrations des ions sodium, potassium et chlorure ne
dépendent que de la température lorsque les deux solides sont présents.
2 e. En déduire le moyen d’enrichir en chlorure de potassium un minerai solide contenant à la fois du chlorure de potassium et du chlorure de sodium.
2 f. Pour déterminer la teneur en chlorure de potassium d’un minerai enrichi, on utilise la méthode suivante : on dissout 5 g d’échantillon à analyser dans un litre d’eau,
on prélève 10 mL de cette solution et on y ajoute 10 mL d’une solution aqueuse
de tétraphénylborate de sodium NaB(C 6 H 5 ) 4 à 65 g·L −1 . Le précipité obtenu est
filtré, séché puis pesé. Expliquer le principe du dosage.
2 g. Pour un échantillon de masse égale à 5 g, on a obtenu une masse de précipité
m = 0,228 g. En déduire la teneur en chlorure de potassium dans l’échantillon (en
g de chlorure de potassium pour 100 g de minerai).
Données : (T = 298 K)
Espèces chimiques
KCl(s)
NaCl(s) K + (aq) Na + (aq) Cl − (aq)
Δ f H ◦ / kJ·mol −1
−436, 39 −411, 54 −252, 4 −240, 1 −167, 2
Capacité thermique molaire de l’eau liquide : 75,47 J·K −1 ·mol −1 .
Produits de solubilité : AgCl (blanc) pK s = 9, 8 ; Ag 2 CrO 4 (rouge) pK s = 12.
Éléments
C
H
O
Na
K
Cl
B(Z = 5)
Masses atomiques
12
1
16
23
39,1 35,5
10,8
molaires / g·mol −1
5.18 Réduction de l’oxyde de chrome (CCP TSI 2007) (##)
L’oxyde de chrome(III) Cr 2 O 3 est réduit en chrome métallique par le dihydrogène
gazeux, qui est alors oxydé en vapeur d’eau. Les solides sont supposés non miscibles.
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2. Comparaison de la solubilité du chlorure de potassium et du chlorure de sodium.
2 a. Le chlorure de sodium est beaucoup plus soluble dans l’eau que le chlorure de
potassium, environ 400 g·L −1 à 20 °C. Interpréter qualitativement ce résultat.
2 b. Calculer à l’aide des valeurs fournies en annexe, l’enthalpie standard de dissolution du chlorure de sodium dans l’eau. En déduire le sens d’évolution de la solubilité du chlorure de sodium dans l’eau en fonction de la température et comparer au
résultat obtenu pour le chlorure de potassium.
2 c. En se servant des résultats précédents, déduire qualitativement ce qui se passe a
priori lorsqu’on refroidit une solution aqueuse concentrée de chlorure de potassium
et de chlorure de sodium.
2 d. Montrer qu’avec les approximations usuellement effectuées dans l’étude des
phases condensées, les concentrations des ions sodium, potassium et chlorure ne
dépendent que de la température lorsque les deux solides sont présents.
2 e. En déduire le moyen d’enrichir en chlorure de potassium un minerai solide contenant à la fois du chlorure de potassium et du chlorure de sodium.
2 f. Pour déterminer la teneur en chlorure de potassium d’un minerai enrichi, on utilise la méthode suivante : on dissout 5 g d’échantillon à analyser dans un litre d’eau,
on prélève 10 mL de cette solution et on y ajoute 10 mL d’une solution aqueuse
de tétraphénylborate de sodium NaB(C 6 H 5 ) 4 à 65 g·L −1 . Le précipité obtenu est
filtré, séché puis pesé. Expliquer le principe du dosage.
2 g. Pour un échantillon de masse égale à 5 g, on a obtenu une masse de précipité
m = 0,228 g. En déduire la teneur en chlorure de potassium dans l’échantillon (en
g de chlorure de potassium pour 100 g de minerai).
Données : (T = 298 K)
Espèces chimiques
KCl(s)
NaCl(s) K + (aq) Na + (aq) Cl − (aq)
Δ f H ◦ / kJ·mol −1
−436, 39 −411, 54 −252, 4 −240, 1 −167, 2
Capacité thermique molaire de l’eau liquide : 75,47 J·K −1 ·mol −1 .
Produits de solubilité : AgCl (blanc) pK s = 9, 8 ; Ag 2 CrO 4 (rouge) pK s = 12.
Éléments
C
H
O
Na
K
Cl
B(Z = 5)
Masses atomiques
12
1
16
23
39,1 35,5
10,8
molaires / g·mol −1
5.18 Réduction de l’oxyde de chrome (CCP TSI 2007) (##)
L’oxyde de chrome(III) Cr 2 O 3 est réduit en chrome métallique par le dihydrogène
gazeux, qui est alors oxydé en vapeur d’eau. Les solides sont supposés non miscibles.