772 Chapitre 29
Dissolution et précipitation
Exercice 29.4 Solubilité des hydroxydes de fer
Certaines eaux souterraines circulent dans d’anciennes mines d’extraction de minerais métalliques,
ce qui a pour conséquence de provoquer leur acidification et la présence d’une forte concentration
de métaux : c’est le phénomène de drainage minier acide, qui constitue un sérieux problème de
pollution.
On s’intéresse à la présence de fer dans l’eau, soit sous la forme d’ion ferreux Fe
2+ et ferrique Fe
3+ ,
soit sous la forme d’hydroxyde ferreux Fe(OH) 2 et d’hydroxyde ferrique Fe(OH) 3 . Les hydroxydes
sont solides. On note s 2 et s 3 leurs solubilités respectives en mol · L
−1 . On précise :
pK s (Fe(OH) 2 ) = 15,0, pK s (Fe(OH) 3 ) = 37,5, et le produit ionique de l’eau K e = 10
−14,0 .
1. Écrire la réaction de dissolution de Fe(OH) 2 . Déterminer ps 2 = − log(s 2 ) en fonction de pH.
2. Écrire la réaction de dissolution de Fe(OH) 3 . Déterminer ps 3 = − log(s 3 ) en fonction de pH.
3. Tracer ps 2 et ps 3 en fonction de pH sur le même graphique. Comparer la solubilité des deux
hydroxydes.
4. Calculer les solubilités s 2 et s 3 pour pH = 6,0. Commenter ces valeurs.
5. Pour chacun des hydroxydes de fer, dans quel domaine de pH la solubilité est-elle supérieure à
0,010 mol · L
−1 ?
Exercice 29.5 Élimination du fer dans l’eau potable
Méthode (29.2)
Les eaux naturelles exploitées pour la distribution d’eau potable peuvent contenir du fer sous forme
d’ions ferreux Fe
2+ associés à des ions carbonates CO
2–
3 , qui peuvent éventuellement précipiter sous
forme de carbonate de fer(II) FeCO 3 . Le produit de solubilité de ce dernier est K s = 10
−10,5 .
Bien qu’il ne soit pas nocif pour la santé, ce fer est éliminé en raison de son goût et de sa couleur. Une
méthode d’élimination consiste à augmenter le pH afin de provoquer la précipitation du carbonate
de fer, lequel est éliminé par filtrage. Après ce traitement, le pH de l’eau est ramené entre 6 et 8
pour la distribution.
On donne pour le couple acide-base HCO
–
3 /CO
2–
3
pK a2 = 10, 3 et pour le couple acide-base
H 2 CO 3 /HCO
–
3 pK a1 = 6,3.
1. Écrire la réaction de dissolution de FeCO 3 et les réactions acido-basiques, puis exprimer la
solubilité de FeCO 3 en fonction des différentes concentrations.
2. Donner le diagramme de prédominance de CO
2–
3 , HCO
–
3 et H 2 CO 3 en fonction du pH.
3. Pour chaque domaine de prédominance des espèces carbonées, déterminer la solubilité s (en
mol · L
−1 ) du carbonate de fer en fonction de [H 3 O
+ ], puis ps = − log(s) en fonction du pH.
La figure suivante représente ps en fonction du pH pour le carbonate de fer(II) FeCO 3 et pour
l’hydroxyde de fer(II) Fe(OH) 2 . Les résultats précédents sont-ils en accord avec la courbe tracée
pour le carbonate de fer ?
partagelivrescpge.blogspot.com
Dissolution et précipitation
Exercice 29.4 Solubilité des hydroxydes de fer
Certaines eaux souterraines circulent dans d’anciennes mines d’extraction de minerais métalliques,
ce qui a pour conséquence de provoquer leur acidification et la présence d’une forte concentration
de métaux : c’est le phénomène de drainage minier acide, qui constitue un sérieux problème de
pollution.
On s’intéresse à la présence de fer dans l’eau, soit sous la forme d’ion ferreux Fe
2+ et ferrique Fe
3+ ,
soit sous la forme d’hydroxyde ferreux Fe(OH) 2 et d’hydroxyde ferrique Fe(OH) 3 . Les hydroxydes
sont solides. On note s 2 et s 3 leurs solubilités respectives en mol · L
−1 . On précise :
pK s (Fe(OH) 2 ) = 15,0, pK s (Fe(OH) 3 ) = 37,5, et le produit ionique de l’eau K e = 10
−14,0 .
1. Écrire la réaction de dissolution de Fe(OH) 2 . Déterminer ps 2 = − log(s 2 ) en fonction de pH.
2. Écrire la réaction de dissolution de Fe(OH) 3 . Déterminer ps 3 = − log(s 3 ) en fonction de pH.
3. Tracer ps 2 et ps 3 en fonction de pH sur le même graphique. Comparer la solubilité des deux
hydroxydes.
4. Calculer les solubilités s 2 et s 3 pour pH = 6,0. Commenter ces valeurs.
5. Pour chacun des hydroxydes de fer, dans quel domaine de pH la solubilité est-elle supérieure à
0,010 mol · L
−1 ?
Exercice 29.5 Élimination du fer dans l’eau potable
Méthode (29.2)
Les eaux naturelles exploitées pour la distribution d’eau potable peuvent contenir du fer sous forme
d’ions ferreux Fe
2+ associés à des ions carbonates CO
2–
3 , qui peuvent éventuellement précipiter sous
forme de carbonate de fer(II) FeCO 3 . Le produit de solubilité de ce dernier est K s = 10
−10,5 .
Bien qu’il ne soit pas nocif pour la santé, ce fer est éliminé en raison de son goût et de sa couleur. Une
méthode d’élimination consiste à augmenter le pH afin de provoquer la précipitation du carbonate
de fer, lequel est éliminé par filtrage. Après ce traitement, le pH de l’eau est ramené entre 6 et 8
pour la distribution.
On donne pour le couple acide-base HCO
–
3 /CO
2–
3
pK a2 = 10, 3 et pour le couple acide-base
H 2 CO 3 /HCO
–
3 pK a1 = 6,3.
1. Écrire la réaction de dissolution de FeCO 3 et les réactions acido-basiques, puis exprimer la
solubilité de FeCO 3 en fonction des différentes concentrations.
2. Donner le diagramme de prédominance de CO
2–
3 , HCO
–
3 et H 2 CO 3 en fonction du pH.
3. Pour chaque domaine de prédominance des espèces carbonées, déterminer la solubilité s (en
mol · L
−1 ) du carbonate de fer en fonction de [H 3 O
+ ], puis ps = − log(s) en fonction du pH.
La figure suivante représente ps en fonction du pH pour le carbonate de fer(II) FeCO 3 et pour
l’hydroxyde de fer(II) Fe(OH) 2 . Les résultats précédents sont-ils en accord avec la courbe tracée
pour le carbonate de fer ?
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