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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 294 — #302
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Exercices
CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
3. On introduit à 25 °C dans de l’eau pure un excès de sulfate de plomb PbSO 4 (s). Une réaction de solubilisation partielle dans l’eau est observée, jusqu’à aboutir à un état d’équilibre
décrit par l’équation-bilan :
PbSO 4 (s)
=
Pb
2+
+ SO
2−
4 .
On mesure la conductivité σ de la solution à l’équilibre à 25 °C : σ = 49,9.10 −4 S·m −1 . La
constante d’équilibre associée à l’équation-bilan de solubilisation du sulfate de plomb dans
l’eau est notée K s . Calculer la valeur de cette constante d’équilibre K s à 25 °C, puis la valeur
de pK s = − log(K s ).
Données : conductivités ioniques molaires équivalentes limites λ 0
i à 25 °C :
Ion
H 3 O
+
HO
–
F –
Pb
2+ /2
SO
2−
4 /2
λ 0
i / S·m 2 ·mol −1 350.10 −4 198.10 −4 55.10 −4 69, 5.10 −4 79, 8.10 −4
5.6 Variation de la conductivité molaire avec la concentration (##)
La conductivité σ de l’électrolyte acide chlorhydrique en solution dans l’eau a été mesurée à
différentes concentrations. Les résultats sont résumés ci-dessous :
Concentration / mol·L −1
5.10 −4 10 −3 5.10 −3 10 −2 5.10 −2
Conductivité / 10 −3 S·m −1
21,15
42,15
207,9
412,0 1995,5
1. Pour chaque valeur de la concentration c, calculer la conductivité molaire Λ de l’électrolyte définie par :
Λ =
σ
c
.
On prendra garde de choisir un système d’unités cohérent pour les longueurs qui apparaissent
à la fois dans la conductivité σ et dans la concentration molaire c.
2. Tracer la conductivité molaire en fonction de la racine carrée de la concentration. Quelle
est la conductivité molaire à dilution infinie, c’est-à-dire extrapolée pour des solutions de
concentration nulle ?
La dépendance linéaire de la conductivité molaire avec la racine carrée de concentration est
connue sous le nom de loi de KOHLRAUSCH.
5.7 Conductimétrie (##)
Une cellule conductimétrique est remplie à T = 20 °C d’une solution de chlorure de potassium 0,1 mol·L −1 . La résistance mesurée est de 24,36 Ω. La conductivité du chlorure de
potassium dans les conditions de l’expérience est égale à 1,167 Ω −1 ·m −1 . La conductivité
de l’eau pure est égale à 7,5.10 −6 Ω −1 ·m −1 . Une solution d’acide acétique de concentration
10 −2 mol·L −1 étudiée avec la cellule précédente présente un résistance de 1982 Ω.
1. Calculer la constante de la cellule conductimétrique utilisée.
2. Calculer la conductivité de la solution d’acide acétique étudiée due à l’ionisation de l’acide
acétique.
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CHAPITRE 5 – FORCES INTERMOLÉCULAIRES
3. On introduit à 25 °C dans de l’eau pure un excès de sulfate de plomb PbSO 4 (s). Une réaction de solubilisation partielle dans l’eau est observée, jusqu’à aboutir à un état d’équilibre
décrit par l’équation-bilan :
PbSO 4 (s)
=
Pb
2+
+ SO
2−
4 .
On mesure la conductivité σ de la solution à l’équilibre à 25 °C : σ = 49,9.10 −4 S·m −1 . La
constante d’équilibre associée à l’équation-bilan de solubilisation du sulfate de plomb dans
l’eau est notée K s . Calculer la valeur de cette constante d’équilibre K s à 25 °C, puis la valeur
de pK s = − log(K s ).
Données : conductivités ioniques molaires équivalentes limites λ 0
i à 25 °C :
Ion
H 3 O
+
HO
–
F –
Pb
2+ /2
SO
2−
4 /2
λ 0
i / S·m 2 ·mol −1 350.10 −4 198.10 −4 55.10 −4 69, 5.10 −4 79, 8.10 −4
5.6 Variation de la conductivité molaire avec la concentration (##)
La conductivité σ de l’électrolyte acide chlorhydrique en solution dans l’eau a été mesurée à
différentes concentrations. Les résultats sont résumés ci-dessous :
Concentration / mol·L −1
5.10 −4 10 −3 5.10 −3 10 −2 5.10 −2
Conductivité / 10 −3 S·m −1
21,15
42,15
207,9
412,0 1995,5
1. Pour chaque valeur de la concentration c, calculer la conductivité molaire Λ de l’électrolyte définie par :
Λ =
σ
c
.
On prendra garde de choisir un système d’unités cohérent pour les longueurs qui apparaissent
à la fois dans la conductivité σ et dans la concentration molaire c.
2. Tracer la conductivité molaire en fonction de la racine carrée de la concentration. Quelle
est la conductivité molaire à dilution infinie, c’est-à-dire extrapolée pour des solutions de
concentration nulle ?
La dépendance linéaire de la conductivité molaire avec la racine carrée de concentration est
connue sous le nom de loi de KOHLRAUSCH.
5.7 Conductimétrie (##)
Une cellule conductimétrique est remplie à T = 20 °C d’une solution de chlorure de potassium 0,1 mol·L −1 . La résistance mesurée est de 24,36 Ω. La conductivité du chlorure de
potassium dans les conditions de l’expérience est égale à 1,167 Ω −1 ·m −1 . La conductivité
de l’eau pure est égale à 7,5.10 −6 Ω −1 ·m −1 . Une solution d’acide acétique de concentration
10 −2 mol·L −1 étudiée avec la cellule précédente présente un résistance de 1982 Ω.
1. Calculer la constante de la cellule conductimétrique utilisée.
2. Calculer la conductivité de la solution d’acide acétique étudiée due à l’ionisation de l’acide
acétique.
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