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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 499 — #507
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Exercices
APPROFONDIR
APPROFONDIR
8.9 Hydroxydes de fer, pH d’apparition des solides (Centrale-Supélec) (#)
On réalise une solution de nitrate de fer(III), Fe(NO 3 ) 3 , en dissolvant 0,01 mol de ce composé
dans un litre de solution tampon. Les ions nitrate sont considérés comme spectateurs.
1. Dans quel domaine de pH observera-t-on la précipitation de l’hydroxyde ferrique (hydroxyde de fer(III) Fe(OH) 3 (s)) ?
2. Quel pH doit-on imposer pour que 99,9 % des ions ferriques se trouvent à l’état de précipité ?
3. On réalise une solution de chlorure de fer(II) en dissolvant 0,01 mol de ce composé dans
un litre de solution tampon. Les ions chlorure sont considérés comme spectateurs. Dans quel
domaine de pH observera-t-on la précipitation de l’hydroxyde ferreux (hydroxyde de fer(II)
Fe(OH) 2 (s)) ?
4. Il existe une relation d’ordre entre les pH de précipitations respectives des hydroxydes.
Cette relation était-elle prévisible sans calcul ? On place désormais un excès d’hydroxyde de
fer(II) dans l’eau pure.
5. Déterminer les concentrations des ions présents en solution.
Données à T = 298 K : K s (Fe(OH) 2 (s)) = 10 −16 , K s (Fe(OH) 3 (s)) = 10 −38 K e = 10 −14 .
8.10 Solubilité de l’acide benzoïque (Agro-Véto) (##)
La réaction de dissolution de l’acide benzoïque dans l’eau s’écrit :
C 6 H 5 COOH (s)
=
C 6 H 5 COOH (aq).
Sa constante d’équilibre thermodynamique est notée K s = 10 −1,5 à 298 K. On donne aussi
pK A (C 6 H 5 CO 2 H/C 6 H 5 CO
−
2 ) = 5 et le cologarithme du produit ionique de l’eau : pK e = 14.
1. Calculer la solubilité s de l’acide benzoïque en négligeant sa réaction sur l’eau.
2. Calculer la solubilité s de l’acide benzoïque en tenant compte de ses propriétés acidobasiques. Comparer s et s .
3. Déterminer le pH d’une solution aqueuse saturée d’acide benzoïque à 298 K.
Le benzoate de sodium est un sel ionique soluble dans l’eau. On dispose d’un volume
V 0 =1 L d’une solution de ce sel à la concentration c 0 =3,52.10 −1 mol·L −1 .
4. Déterminer le pH de précipitation de l’acide benzoïque lors de l’addition d’une solution
concentrée d’acide chlorhydrique à la solution précédente. L’acide chlorhydrique introduit
étant fortement concentré, on pourra négliger la variation du volume de la solution.
5. Quelle est la quantité d’acide benzoïque précipité lorsque le pH de la solution vaut 1,0 ?
8.11 Sulfate de baryum (Mines-Ponts) (#)
La barytine ou sulfate de baryum BaSO 4 (s) est peu soluble, caractérisée par un produit de
solubilité K s = 10 −10 à T =298 K.
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8.9 Hydroxydes de fer, pH d’apparition des solides (Centrale-Supélec) (#)
On réalise une solution de nitrate de fer(III), Fe(NO 3 ) 3 , en dissolvant 0,01 mol de ce composé
dans un litre de solution tampon. Les ions nitrate sont considérés comme spectateurs.
1. Dans quel domaine de pH observera-t-on la précipitation de l’hydroxyde ferrique (hydroxyde de fer(III) Fe(OH) 3 (s)) ?
2. Quel pH doit-on imposer pour que 99,9 % des ions ferriques se trouvent à l’état de précipité ?
3. On réalise une solution de chlorure de fer(II) en dissolvant 0,01 mol de ce composé dans
un litre de solution tampon. Les ions chlorure sont considérés comme spectateurs. Dans quel
domaine de pH observera-t-on la précipitation de l’hydroxyde ferreux (hydroxyde de fer(II)
Fe(OH) 2 (s)) ?
4. Il existe une relation d’ordre entre les pH de précipitations respectives des hydroxydes.
Cette relation était-elle prévisible sans calcul ? On place désormais un excès d’hydroxyde de
fer(II) dans l’eau pure.
5. Déterminer les concentrations des ions présents en solution.
Données à T = 298 K : K s (Fe(OH) 2 (s)) = 10 −16 , K s (Fe(OH) 3 (s)) = 10 −38 K e = 10 −14 .
8.10 Solubilité de l’acide benzoïque (Agro-Véto) (##)
La réaction de dissolution de l’acide benzoïque dans l’eau s’écrit :
C 6 H 5 COOH (s)
=
C 6 H 5 COOH (aq).
Sa constante d’équilibre thermodynamique est notée K s = 10 −1,5 à 298 K. On donne aussi
pK A (C 6 H 5 CO 2 H/C 6 H 5 CO
−
2 ) = 5 et le cologarithme du produit ionique de l’eau : pK e = 14.
1. Calculer la solubilité s de l’acide benzoïque en négligeant sa réaction sur l’eau.
2. Calculer la solubilité s de l’acide benzoïque en tenant compte de ses propriétés acidobasiques. Comparer s et s .
3. Déterminer le pH d’une solution aqueuse saturée d’acide benzoïque à 298 K.
Le benzoate de sodium est un sel ionique soluble dans l’eau. On dispose d’un volume
V 0 =1 L d’une solution de ce sel à la concentration c 0 =3,52.10 −1 mol·L −1 .
4. Déterminer le pH de précipitation de l’acide benzoïque lors de l’addition d’une solution
concentrée d’acide chlorhydrique à la solution précédente. L’acide chlorhydrique introduit
étant fortement concentré, on pourra négliger la variation du volume de la solution.
5. Quelle est la quantité d’acide benzoïque précipité lorsque le pH de la solution vaut 1,0 ?
8.11 Sulfate de baryum (Mines-Ponts) (#)
La barytine ou sulfate de baryum BaSO 4 (s) est peu soluble, caractérisée par un produit de
solubilité K s = 10 −10 à T =298 K.
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