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5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 1 INSAT A.U : 20

5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 1 INSAT A.U : 2020-2021 TRAVAUX DIRIGES CHIMIE DES SOLUTIONS CH5 EXERCICE 1 Soit un mélange de et à la même concentration initiale . Considérons leur séparation par précipitation sélective en milieu sulfate à la concentration totale , en présence du complexant acétate à la concentration . 1) Donner les expressions des coefficients de complexation et en fonction du pH. 2) Calculer les valeurs de , et , dans le domaine de pH allant de 3 à 7. 3) Pour la séparation, quels cations cherchera-t-on à précipiter ? 4) Quelles conditions doivent vérifier les produits de solubilité conditionnels pour réaliser une séparation à 1% près. 5) Calculer les produits de solubilité conditionnels dans le domaine de pH allant de 3 à 7. 6) Dans quel domaine de pH cette séparation est-elle possible. Données : - Constante d’acidité : - Produits de solubilité : et - Constantes de formation des complexes : : et - et dans le domaine de pH allant de 3 à 7 - Variation des coefficients de complexation, , en fonction du pH : pH 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0,1 0,6 1,9 3,0 3,3 3,3 5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 2 EXERCICE 2 Un échantillon de 3 g d’un déchet industriel solide contenant 5 % de nickel et 15 % de fer (% en masse) est attaqué par un acide fort concentré qui fait passer ces éléments chimiques en solution à l'état d'ions et . Le volume de la solution est ajusté à 250 mL avec de l'eau distillée. Soit S la solution obtenue. 1) Calculer la concentration en et de la solution S. 2) On fait barboter du sulfure de dihydrogène dans cette solution (sans changement de volume) de telle sorte que la concentration de la solution en soi . a) Donner l’expression de la concentration des ions sulfure en fonction du pH : . b) Quel doit être le pH de la solution lorsque commence à précipiter ? 3) Pour quelle valeur du pH peut-on observer la précipitation de 99,9 % de l'élément nickel ? 4) Dans quel domaine de pH doit-on se placer pour éviter de précipiter l'élément fer tout en précipitant 99,9 % de l'élément nickel ? Données : - Constantes d’acidité : et - Produits de solubilité : et - Masses atomiques : Fe : 56 Ni : 58,7 EXERCICE 3 Soit un mélange des deux cations Ca2+ et Cd2+ à la même concentration en milieu fluorhydrique à la concentration 10-2 en présence du complexant NTA (noté H3L). 1) Ecrire les équations des réactions de complexation mises en jeu. 2) Donner les expressions de , et 3) Pour une concentration totale du complexant ( ) égale à 0,1 mol L-1, calculer et dans le domaine de pH allant de 0 à 6. Conclure. 5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 3 Données : - Constantes d’acidité : ; et - Les constantes de formation des complexes : Ca2+- OH- : logβ1 = 1,3 Cd2+- OH- : logβ1 = 4,3 logβ2 = 7,7 logβ3 = 10,3 logβ4 = 12 - Variation des coefficients de complexation en fonction du pH : pH 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0 0 0 0,1 0,5 1,3 2,3 0 0 0,4 1,9 3,0 4,0 5,3 6,9 EXERCICE 4 1) Soit une solution d’acide fluorhydrique à la concentration 0,1 mol L-1 de constante d’acidité . a) Retrouver les expressions des concentrations et en fonction du pH. b) Tracer l’allure des courbes de la répartition de ces espèces acido-basiques et en fonction du pH. c) Calculer le coefficient de dissociation  de l’acide . En déduire la valeur du pH. d) Si on dilue cette solution 100 fois comment varie le  . 2) Une solution contient les ions , et introduits à la même concentration égale à 0,1 mol L-1. On y ajoute graduellement des ions . a) Ecrire les différentes réactions de précipitation mises en jeu. b) Indiquer l’ordre dans lequel les ions vont précipiter. c) Calculer la concentration en ion nécessaire pour faire précipiter le premier ion. d) Calculer la concentration restante du premier lorsque le deuxième ion précipite. e) La séparation des deux premiers ions est-elle possible par précipitation sélective? Données : ; ; 5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 4 EXERCICE 5 L’acide tartrique (noté H2T), fréquemment rencontré dans de nombreuses denrées alimentaires d’origine végétales (fruits, légumes), est susceptible de complexer fortement certains cations métalliques dont particulièrement les ions cuivre Cu2+ et les ions strontium Sr2+. 1. Ecrire les équations des réactions de complexation mises en jeu. 2. Donner les expressions des coefficients de complexation T(H), Cu(T,OH) et Sr(T,OH). 3. Pour une concentration totale du complexant (T2-) égale à 0,1 mol L-1, calculer Cu(T,OH), Sr(T,OH) dans le domaine de pH allant de 0 à 5. Conclure. Données:  Constantes d’acidité : pKa1(H2T/HT-)= 3,0 et pKa2(HT-/T2-)= 4,4  Les constantes de formation des complexes : Cu2+- T2- : logβ1 = 3,2 ; logβ2 = 5,1 ; logβ3 = 4,8 et logβ4 = 6,5 Sr2+- T2- : logβ1 = 1,4 Cu2+- OH- : logβ1 = 6 et Sr2+- OH- : logβ1 = 0,8  La variation des coefficients de complexation, , en fonction du pH : pH 0 1 2 3 4 5 log T(H) 7 5 3,05 1,4 0,4 0,05 log Cu( H) 0 0 0 0 0 0 log Sr( H) 0 0 0 0 0 0 EXERCICE 6 Les ions et donnent avec les ions sulfosalicylate les complexes suivants: , , B Avec et sont des constantes cumulatives de complexation. 1) Ecrire les réactions de complexation mises en jeu. 2) Calculer les valeurs que prennent les coefficients de complexation ; et pour pH allant de 5 à 8, lorsque les ions sulfosalicylate sont en solution à la concentration totale 3) Quels sont à les pourcentages de , , et . 5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 5 Données : - Acidités del'acide sulfosalicyliqueH3L : et . - dans le domaine de pH étudié. - Variation des coefficients de complexation, , en fonction du pH : pH 5 6 7 8 0 0 0 0,2 EXERCICE 7 La glycine (noté H2L) est susceptible de complexer fortement certains cations métalliques dont particulièrement les ions cobalt Co2+ et les ions manganèse Mn2+. 4. Ecrire les équations des réactions de complexation mises en jeu. 5. Donner les expressions des coefficients de complexation L(H), Co(L,OH) et Mn(L,OH). 6. Pour une concentration totale du complexant (L2-) égale à 0,1 mol L-1, calculer Co(L,OH), Mn(L,OH) dans le domaine de pH allant de 0 à 4. Conclure. Données :  Constantes d’acidité : pKa1(H2L/HL-)= 2,47 et pKa2(HL-/L2-)= 9,66  Les constantes de formation des complexes : Co2+- L2- : logβ1 = 4,7 ; logβ2 = 8,5 et logβ3 = 11,0 Mn2+- L2- : logβ1 = 3,0 et logβ2 = 5,1 Co2+- OH- : logβ1 = 5,1 et logβ3 = 10,2 et Mn2+- OH- : logβ1 = 3,1  La variation des coefficients de complexation, , en fonction du pH : pH 0 1 2 3 4 12,1 10,1 8,3 6,8 5,7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,004 5ème Année Chimie Industrielle Professeur Nizar BELLAKHAL Page 6 EXERCICE 8 L’hydroxyde de plomb et de chlorure de plomb sont deux cristaux ioniques faiblement solubles dans l’eau. Le produit de solubilité de est , à 25°C. 1- Quel est le pH d’une solution saturée en Pb( H)2 2-Que devient le pH de cette solution lorsque l’on y ajoute de nitrate de plomb, (électrolyte fort) ? 3- Peut-on saturer à pH constant égal à 7,5 une solution de sans précipiter ? Pourquoi ? Le produit de solubilité de est égal à à 25°C. 4- A quel pH peut-on obtenir la saturation en chlorure de plomb sans avoir la précipitation de l’hydroxyde de plomb ? 5- Les ions hydroxyde précipitent les cations et . O n ajoute lentement, en agitant, de la soude solide à 200 mL d’une solution aqueuse contenant mol d’ions et mol d’ions . On néglige la variation du volume de la solution due à l’addition de Na H. Le produit de solubilité, de est égal à à 25°C. a. Quel est le pH de la solution lorsque le premier précipité commence à se former ? b. Que devient le pH lorsque le second précipité commence à apparaitre ? c. Déterminer le pH de la solution lorsqu’on aura précipité 50% de . Quel sera le nombre précis de mole de soude ajouté pour obtenir ce résultat ? EXERCICE 9 Dans le but de séparer les deux cations  2 Zn et  2 Pb , on est amené à étudier leurs complexations par les ions hydroxyde et les ions oxalate. 1. Donner les expressions des coefficients de complexation Zn(OH)et Pb(OH), en fonction du pH. 2. n ajoute au mélange étudié de l’oxalate de sodium (symbolisé par ) où sa concentration uploads/Industriel/ serie1-chimie-des-solutions-ch5.pdf