Exercices 817
Exercices
Exercice 31.1 Contamination de l’eau par le chrome
Méthode (31.1)
Les eaux usées sont parfois contaminées par le chrome à cause de son utilisation industrielle (galvanoplastie, tannage du cuire, etc.). Le chrome se trouve alors dans l’eau au degré d’oxydation +VI
(ion chromate CrO
2–
4 ) ou +III (ion Cr
3+ ). L’ion chromate est toxique, et probablement cancérigène. On donne ci-dessous le diagramme potentiel-pH du chrome, établi avec une concentration
maximale des espèces dissoutes égale à 0,010 mol · L
−1 , superposé à celui de l’eau, établi avec des
pressions partielles de 1 bar.
Pour éliminer ce chrome, on utilise du sulfite de sodium Na 2 SO 3 .
Données : potentiel standard du couple SO
2–
4 /SO
2–
3 : E
◦ = −0,93 V, produit ionique de l’eau à
25
◦ C : K e = 10
−14,0 , RT ln(10)/F = 0,059 V.
1. Utiliser le diagramme potentiel-pH pour calculer le produit de solubilité de Cr(OH) 3 .
2. Exprimer
le
potentiel
du
couple
SO
2–
4 /SO
2–
3
en fonction du pH et placer
la droite sur le diagramme.
3. Sous quelle forme le chrome se trouve-t-il en
présence d’oxygène dissous dans l’eau et à pH
neutre ?
4. Comment l’ion sulfite SO
2–
3
agit-il sur ce
composé ? Écrire l’équation de la réaction et
évaluer sa faisabilité thermodynamique. Dans
quelle gamme de pH faut-il procéder ?
5. Le pH de l’eau est ramené à une valeur proche
de 7 après le traitement. Sous quelle forme le
chrome se trouve-t-il ? Comment peut-il être
éliminé ?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
pH
−2.0
−1.5
−1.0
−0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
E (V)
H 2
H 2 O
O 2
Cr
Cr
2+
Cr
3+
Cr(OH) 2
Cr(OH) 3
HCrO
−
4
CrO
2−
4
H
2 CrO
4
Chrome
Exercice 31.2 Manganèse
Méthodes (31.1) (31.3)
La figure suivante donne le diagramme potentiel-pH du manganèse (en trait continu) superposé
à celui de l’eau (en trait pointillé). Les espèces représentées sont Mn, MnO 2 , Mn
2+ , Mn(OH) 2 ,
MnO
–
4 , Mn 2 O 3 et Mn 3 O 4 . La concentration de travail est c = 0,010 mol · L
−1 . On donne le produit
ionique de l’eau K e = 10
−14,0 .
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Exercices
Exercice 31.1 Contamination de l’eau par le chrome
Méthode (31.1)
Les eaux usées sont parfois contaminées par le chrome à cause de son utilisation industrielle (galvanoplastie, tannage du cuire, etc.). Le chrome se trouve alors dans l’eau au degré d’oxydation +VI
(ion chromate CrO
2–
4 ) ou +III (ion Cr
3+ ). L’ion chromate est toxique, et probablement cancérigène. On donne ci-dessous le diagramme potentiel-pH du chrome, établi avec une concentration
maximale des espèces dissoutes égale à 0,010 mol · L
−1 , superposé à celui de l’eau, établi avec des
pressions partielles de 1 bar.
Pour éliminer ce chrome, on utilise du sulfite de sodium Na 2 SO 3 .
Données : potentiel standard du couple SO
2–
4 /SO
2–
3 : E
◦ = −0,93 V, produit ionique de l’eau à
25
◦ C : K e = 10
−14,0 , RT ln(10)/F = 0,059 V.
1. Utiliser le diagramme potentiel-pH pour calculer le produit de solubilité de Cr(OH) 3 .
2. Exprimer
le
potentiel
du
couple
SO
2–
4 /SO
2–
3
en fonction du pH et placer
la droite sur le diagramme.
3. Sous quelle forme le chrome se trouve-t-il en
présence d’oxygène dissous dans l’eau et à pH
neutre ?
4. Comment l’ion sulfite SO
2–
3
agit-il sur ce
composé ? Écrire l’équation de la réaction et
évaluer sa faisabilité thermodynamique. Dans
quelle gamme de pH faut-il procéder ?
5. Le pH de l’eau est ramené à une valeur proche
de 7 après le traitement. Sous quelle forme le
chrome se trouve-t-il ? Comment peut-il être
éliminé ?
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
pH
−2.0
−1.5
−1.0
−0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
E (V)
H 2
H 2 O
O 2
Cr
Cr
2+
Cr
3+
Cr(OH) 2
Cr(OH) 3
HCrO
−
4
CrO
2−
4
H
2 CrO
4
Chrome
Exercice 31.2 Manganèse
Méthodes (31.1) (31.3)
La figure suivante donne le diagramme potentiel-pH du manganèse (en trait continu) superposé
à celui de l’eau (en trait pointillé). Les espèces représentées sont Mn, MnO 2 , Mn
2+ , Mn(OH) 2 ,
MnO
–
4 , Mn 2 O 3 et Mn 3 O 4 . La concentration de travail est c = 0,010 mol · L
−1 . On donne le produit
ionique de l’eau K e = 10
−14,0 .
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