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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 501 — #509
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Exercices
APPROFONDIR
3. Décrire avec précision le dispositif expérimental utilisé pour mesurer la conductance. Une
fois cette mesure effectuée, comment passer à la conductivité ?
4. Citer les conditions nécessaires pour obtenir des segments de droite lors d’un titrage suivi
par conductimétrie. Dans le tableau qui suit, on indique les conductivités ioniques molaires
équivalentes limites en S·cm 2 ·mol −1 de quelques ions :
Ion H 3 O
+
Na + 1
2 Mg 2+ HO
–
Cl
–
HCOO
–
λ 0
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350
50
53
199
76
55
5. Indiquer l’allure de la courbe donnant les variations du produit de la conductivité σ par
le volume V de solution ajoutée. Pour cela on calculera la valeur numérique des coefficients
directeurs des différentes portions de droites rencontrées.
8.13 Titrage du sel disodique de l’acide éthylènediaminetétraacétique (##)
On s’intéresse à la réaction entre une solution de nickel(II) et une solution de sel disodique
de l’EDTA noté Na 2 H 2 Y . Dans une manipulation étudiée ici, on fait réagir de l’hydroxyde
de sodium avec un mélange de ces deux solutions et on suit l’évolution du pH de la solution.
Dans un bécher on introduit un volume V 0,Y = 5,00 mL d’une solution de Na 2 H 2 Y de concentration c Y inconnue, puis un volume V 0,Ni = 10,0 mL de solution de Ni
2+ de concentration
c Ni elle aussi inconnue, et enfin un volume d’eau V eau = 10 mL. Les ions Ni
2+ ont été introduits ici en excès. On ajoute alors à l’aide d’une burette graduée, une solution d’hydroxyde
de sodium, de concentration c B = 0,100 mol·L −1 et on relève le pH après chaque ajout. Le
graphe que l’on peut tracer présente deux sauts de pH, l’un pour V e1 = 11,6 mL et l’autre
pour V e2 =18,8 mL.
1. Sachant que les ions Ni
2+ ont été introduits en excès, écrire l’équation de la réaction qui
se produit, dans le bécher, lors du mélange des solutions de H 2 Y 2− et de Ni
2+ .
2. Calculer la constante de cet équilibre à T = 298 K.
3. En supposant la réaction quantitative, indiquer la nature des deux espèces alors présentes
dans le mélange et susceptibles de réagir avec l’ion hydroxyde.
4. Exprimer leurs quantités (en mol) en fonction de V 0,Y , c Y , V 0,Ni et c Ni .
5. Écrire les équations des deux réactions qui se produisent successivement lors de l’ajout de
la solution d’hydroxyde de sodium. Justifier l’ordre dans lequel s’effectuent les réactions.
6. À partir des deux volumes équivalents fournis (V e1 et V e2 ) déterminer les concentrations
c Ni et c Y .
Données à T = 298 K :
• Produit de solubilité : pK s (Ni(OH) 2 (s)) = 14, 7.
• Constante de formation de complexes : log β ([NiY ] 2− ) = 18, 6.
• Acide éthylènediaminetétraacétique H 4 Y : pK A1 = 2, 0 ; pK A2 = 2, 7 ; pK A3 = 6, 2 ; pK A4 =
10, 3.
8.14 Ions aluminium en solution aqueuse (Centrale-Supélec) (###)
La production de l’aluminium par électrolyse de l’alumine fondue nécessite une décomposition préalable de la bauxite pour en extraire l’alumine la plus pure possible (procédé
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Exercices
APPROFONDIR
3. Décrire avec précision le dispositif expérimental utilisé pour mesurer la conductance. Une
fois cette mesure effectuée, comment passer à la conductivité ?
4. Citer les conditions nécessaires pour obtenir des segments de droite lors d’un titrage suivi
par conductimétrie. Dans le tableau qui suit, on indique les conductivités ioniques molaires
équivalentes limites en S·cm 2 ·mol −1 de quelques ions :
Ion H 3 O
+
Na + 1
2 Mg 2+ HO
–
Cl
–
HCOO
–
λ 0
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350
50
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199
76
55
5. Indiquer l’allure de la courbe donnant les variations du produit de la conductivité σ par
le volume V de solution ajoutée. Pour cela on calculera la valeur numérique des coefficients
directeurs des différentes portions de droites rencontrées.
8.13 Titrage du sel disodique de l’acide éthylènediaminetétraacétique (##)
On s’intéresse à la réaction entre une solution de nickel(II) et une solution de sel disodique
de l’EDTA noté Na 2 H 2 Y . Dans une manipulation étudiée ici, on fait réagir de l’hydroxyde
de sodium avec un mélange de ces deux solutions et on suit l’évolution du pH de la solution.
Dans un bécher on introduit un volume V 0,Y = 5,00 mL d’une solution de Na 2 H 2 Y de concentration c Y inconnue, puis un volume V 0,Ni = 10,0 mL de solution de Ni
2+ de concentration
c Ni elle aussi inconnue, et enfin un volume d’eau V eau = 10 mL. Les ions Ni
2+ ont été introduits ici en excès. On ajoute alors à l’aide d’une burette graduée, une solution d’hydroxyde
de sodium, de concentration c B = 0,100 mol·L −1 et on relève le pH après chaque ajout. Le
graphe que l’on peut tracer présente deux sauts de pH, l’un pour V e1 = 11,6 mL et l’autre
pour V e2 =18,8 mL.
1. Sachant que les ions Ni
2+ ont été introduits en excès, écrire l’équation de la réaction qui
se produit, dans le bécher, lors du mélange des solutions de H 2 Y 2− et de Ni
2+ .
2. Calculer la constante de cet équilibre à T = 298 K.
3. En supposant la réaction quantitative, indiquer la nature des deux espèces alors présentes
dans le mélange et susceptibles de réagir avec l’ion hydroxyde.
4. Exprimer leurs quantités (en mol) en fonction de V 0,Y , c Y , V 0,Ni et c Ni .
5. Écrire les équations des deux réactions qui se produisent successivement lors de l’ajout de
la solution d’hydroxyde de sodium. Justifier l’ordre dans lequel s’effectuent les réactions.
6. À partir des deux volumes équivalents fournis (V e1 et V e2 ) déterminer les concentrations
c Ni et c Y .
Données à T = 298 K :
• Produit de solubilité : pK s (Ni(OH) 2 (s)) = 14, 7.
• Constante de formation de complexes : log β ([NiY ] 2− ) = 18, 6.
• Acide éthylènediaminetétraacétique H 4 Y : pK A1 = 2, 0 ; pK A2 = 2, 7 ; pK A3 = 6, 2 ; pK A4 =
10, 3.
8.14 Ions aluminium en solution aqueuse (Centrale-Supélec) (###)
La production de l’aluminium par électrolyse de l’alumine fondue nécessite une décomposition préalable de la bauxite pour en extraire l’alumine la plus pure possible (procédé
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