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1 EVALUATION SUR LES EAUX MINERALES On s’intéresse dans cet exercice à trois ea

1 EVALUATION SUR LES EAUX MINERALES On s’intéresse dans cet exercice à trois eaux minérales dont la reproduction des étiquettes est indiquée ci-dessous : Vichy St-Yorre Hépar Volvic Composition moyenne en mg.L-1 Hydrogénocarbonate 4368 Sodium 1708 Chlorure 322 Potassium 132 Sulfate 174 Calcium 90 Fluorure 9 Magnésium 11 pH : 6,6 Composition moyenne en mg.L-1 Hydrogénocarbonate 403 Sodium 14 Sulfate 1479 Calcium 555 Nitrate 3,9 Magnésium 110 pH : 7,0 Composition moyenne en mg.L-1 Hydrogénocarbonate 71 Sodium 11,6 Chlorure 13,5 Potassium 6,2 Sulfate 8,1 Calcium 11,5 Nitrate 6,3 Magnésium 8,0 pH : 7,0 1- La dureté d’une eau 1-1 Donner le nom des deux ions responsables de la dureté d’une eau. Ecrire leur formule. Est-ce des cations ou des anions ? Pourquoi ? 1-2 La dureté de l’eau est définie par sa composition totale (ou concentration) C en ions impliqués . En France, la dureté d’une eau s’exprime en degré hydrotimétrique, noté D et exprimé en °TH . Par définition, D(°TH) = 10 C où C s’exprime là en mmol.L-1 . Pour déterminer ce degré hydrotimétrique, on fournit directement la composition de chaque ion en mmol.L-1 . Vichy St-Yorre Hépar Volvic Composition moyenne en mmol.L-1 Hydrogénocarbonate 71,6 Sodium 74,3 Chlorure 9,1 Potassium 3,4 Sulfate 1,8 Calcium 2,3 Fluorure 0,5 Magnésium 0,5 Composition moyenne en mmol.L-1 Hydrogénocarbonate 6,6 Sodium 0,6 Sulfate 15,4 Calcium 13,9 Nitrate 0,06 Magnésium 4,6 Composition moyenne en mmol.L-1 Hydrogénocarbonate 1,2 Sodium 0,5 Chlorure 0,4 Potassium 0,2 Sulfate 0,08 Calcium 0,3 Nitrate 0,1 Magnésium 0,3 a) Vérifier que le degré hydrotimétrique de l’eau hépar est de 185°TH. b) Déterminer le degré hydrotimétrique de la Vichy St-Yorre et de la Volvic. c) En déduire l’eau minérale la plus « dure ». 1-3 Lorsqu’une eau devient trop dure, elle présente quelques inconvénients, il est donc souhaitable de l’adoucir. Citer deux conséquences relatives à une eau dure. Est-elle nocive ? 2 2- Le pH d’une eau 2-1 Que permet de mettre en évidence le pH d’une solution ? 2-2 Avec quel dispositif peut-on le mesurer ? 2-3 Comment peut-on qualifier chaque eau minérale présentée à partir de la valeur de leur pH. Justifier. 3- Détermination expérimentale de la composition en ions chlorure de l’eau de Vichy On effectue , pour cela deux titrages : ♦ Le premier, servant de témoin , à partir de 20,0mL d’une solution contenant des ions chlorure de composition ou concentration massique connue égale à 585mg.L-1 . ♦ Le deuxième avec le même volume de 20,0mL d’une solution correspondant à de l’eau de Vichy-St-Yorre. En comparant ces deux titrages, il sera alors possible de trouver la concentration en ions chlorure de l’eau minérale Vichy-St-Yorre. Schéma du dispositif utilisé : Lors du premier dosage avec la solution connue, il a fallu verser un volume V1 = 10,2 mL de solution de nitrate d’argent pour obtenir la coloration orange. Lors du deuxième dosage, avec l’eau de Vichy, il a fallu, cette fois, un volume V2 = 5,5mL pour obtenir la même teinte. 3-1 A partir de ces résultats expérimentaux, déterminer la composition massique (en mg.L-1)en ions chlorure de l’eau de Vichy St-Yorre. Est-ce conforme avec ce qui est indiqué sur l’étiquette. 3-2 Si on avait réalisé le même titrage mais avec l’eau de Volvic, aurait-il fallu verser un volume V’2 plus grand ou plus petit que V2 pour obtenir la même coloration que le témoin? Pourquoi ? Explication de la démarche expérimentale Lorsqu’on ajoute une solution de nitrate d’argent à une solution contenant des ions chlorure, il se forme un précipité. A l’aide de l’ indicateur coloré, on arrête de verser la solution de nitrate d’argent au moment où le précipité formé possède une couleur orange. Le deuxième dosage, lui, est terminé quand on a obtenu la même couleur de précipité que le témoin. solution de nitrate d'argent solution à doser et quelques gouttes d'indicateur coloré 3 Réponse attendue Barème Références aux compétences inscrites dans le BO 1-1 Les ions calcium Ca 2+ et magnésium Mg 2+ sont responsables de la dureté de l’eau. Ce sont des cations car ils portent des charges positives. 1-2 a) D’après l’énoncé, C = 13,9 + 4,6 = 18,5mmol.L-1 d’où le degré hydrotimétrique D = 10 C = 185°TH. b) Pour l’eau de Vichy, C = 2,8 mmol.L-1 d’où le degré hydrotimétrique D = 10 C = 28°TH. Pour l’eau de Volvic, C = 0,6 mmol.L-1 d’où le degré hydrotimétrique D = 10 C = 6°TH. c) L’eau minérale la plus dure est celle qui contient en plus grand nombre les ions impliqués : c’est donc l’hépar. 1-3 Une eau dure n’est en rien nocive mais provoque quelques désagréments : mousse moins, implique la formation de tartre. 5 Connaître les ions responsables de la dureté. Trouver l’information et la traiter. Connaître quelques conséquences de la dureté d’une eau. 2-1 Le pH permet de mettre en évidence le caractère acide, basique ou neutre d’une solution. 2-2 Avec un papier pH. L’eau de Vichy est légèrement acide car pH<7, l’eau de Volvic et d’Hépar sont neutres car le pH vaut 7. 2 Dégager les notions d’acidité et de basicité de la mesure du pH. 3-1 En comparant les deux titrages, on en déduit la composition en ions chlorure de l’eau de Vichy : 1 . 315 2 , 10 585 * 5 , 5 − = L mg Sur l’étiquette, on lit une composition de 1 . 322 − L mg Aux erreurs et incertitudes de mesure près, le résultat obtenu est bien conforme. 3-2 L’eau de Volvic contient 1 . 5 , 13 − L mg d’ions chlorure, le volume V’2 à verser pour le titrage aurait été nettement plus faible que le volume V2. 3 Utiliser des résultats expérimentaux pour comparer différentes eaux. uploads/s3/ eaux-minerales.pdf