EXERCICES. La solubilité. Table des matières. Série 17 Chimie / 3e / Solubilité / mai

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Nathalie Marois
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1 Collège Voltaire, chimie 3ème, EXERCICES La solubilité Table des matières Série 17 Chimie / 3e / Solubilité / mai Comprendre et calculer la solubilité (S) et le produite de solubilité (Ks) d'une substance pure...2 Calculer la quantité de substance dissoute dans une solution...2 Démontrer la formule générale pour le calcul de la solubilité d'une substance (AmBn)...2 Série 18 Chimie / 3e / Solubilité / mai Calculer la solubilité d'une substance en présence d'un ion commun...5 Résoudre divers problème avec des ions communs, des précipitations qualitative et quantitative, des hydroxydes (en fonction du ph),etc eleve/ volt1234

Série 17 Chimie / 3 e / Solubilité / mai 2016 Objectifs Comprendre et calculer la solubilité (S) et le produite de solubilité (K s ) d'une substance pure Calculer la quantité de substance dissoute

2 Série 17 Chimie / 3 e / Solubilité / mai 2016 Objectifs Comprendre et calculer la solubilité (S) et le produite de solubilité (K s ) d'une substance pure Calculer la quantité de substance dissoute dans une solution Démontrer la formule générale pour le calcul de la solubilité d'une substance (A m B n ) Ex.1. Quelle est la solubilité : a) du chlorure d'argent AgCl? b) du fluorure de calcium CaF 2? Indication : justifier en détail sans utiliser la formule Illustration : dissolution et dissociation de AgCl Source:

3 Ex.2. Quelle masse de carbonate de calcium CaCO 3 peut-on dissoudre, au maximum, dans un litre d'eau pure? Ex.3. Quelle est la masse contenue dans 150 ml d'une solution saturée d'acétate de plomb (II) Pb(CH 3 COO) 2? Indication. K s = Ex.4. On peut dissoudre 0,032 g de sulfate de plomb (II) PbSO 4 dans un litre d'eau. Calculez le K s de ce composé. Ex.5. Le sulfate de calcium CaSO 4 a une solubilité de 96 mg /50 ml. Quel est son K s? Ex.6. Calculez la solubilité du fluorure de fer (III) FeF 3? Indication. K s = Ex.7. Quel est le K s du sulfate d'argent Ag 2 SO 4 sachant qu'un litre de solution saturée en contient 4,94 g? Ex.8. Démontrez la formule générale permettant de calculer la solubilité d'un composé de formule générale A m B n à partir de son K s.

4 Réponses : Série 17 ex.3 ex.6 S= [ Pb 2+ ] = 3 K s 4 = M M(Pb(CH 3 COO) 2 )= 325 g/mol Titre= mol L 325 g mol =24.91 g L S = 1+3 K s = = M ml g 150mL x x=3.74g ex.7 ex.8 M(Ag 2 SO 4 = 312 g/mol 4.94 g/ L Molarité= 312g/mol = mol/ L Ag 2 SO4 2 Ag SO 4 donc S= K s 4 et K s =4 S3 = Réaction de dissociation : A m B n m A + n B S= [A] /m = [B]/n donc [A] =m S et [B]= n S [A] m [B] n = K s ( m S) m (n S) n = K s m m S m n n S n = K s S m + n m m n n = K s S m+ n = K s m m n n S = m+n K s m m n n

5 Série 18 Chimie / 3 e / Solubilité / mai 2016 Objectifs Calculer la solubilité d'une substance en présence d'un ion commun Résoudre divers problème avec des ions communs, des précipitations qualitative et quantitative, des hydroxydes (en fonction du ph),etc. Ex.1. On ajoute une mole de carbonate de sodium Na 2 CO 3 à un litre de solution saturée de carbonate de calcium CaCO 3. Que devient la solubilité de ce dernier? Ex.2. On ajoute 0,001 mol d'acide sulfurique H 2 SO 4 à un litre de solution saturée de sulfate de plomb (II) PbSO 4. Que devient la solubilité de ce dernier? Ex.3. Quelle masse de carbonate de sodium Na 2 CO 3 faut-il ajouter à 250 ml d'une solution saturée de carbonate de baryum BaCO 3 pour que la solubilité de celui-ci diminue de moitié? Ex.4. Calculez la solubilité du fluorure de calcium CaF 2 : a)dans l'eau pure. b)dans une solution 0,01 M de fluorure de sodium NaF. c)dans une solution 0,001 M de chlorure de calcium CaCl 2. Ex.5. A quatre solutions contenant chacune 0,001 mol/l de Ag +, on ajoute respectivement l'un des ions suivants : Br, Cl, I et CrO 4 2 à la concentration de 7, mol/l. Y aura-t-il précipitation dans chacun des cas? Pourquoi? Ex.6. Une personne a, dans un rein, un calcul constitué d'oxalate de calcium CaC 2 O 4 et pesant 500 mg. En admettant que 90 % de l'eau absorbée passe par les reins, combien devra-t-il, au minimum, boire d'eau pour dissoudre ce calcul? Indication : CaC 2 O 4 Ca C 2 O 4 K s = Si cette personne mange beaucoup d'asperges riches en oxalate, devra-t-elle boire plus ou moins d'eau? Pourquoi?

6 Ex.7. On désire précipiter le strontium contenu dans 500 ml de solution Sr(NO 3 ) M sous forme de sulfate. Pour cela, on ajoute du Na 2 SO 4 solide à la solution. Quelle doit être la masse de Na 2 SO 4 ajoutée pour que la précipitation du strontium soit quantitative? Ex.8. Une solution contient des ions Mg 2+ à la concentration de 10 3 mol/l. Y a-t-il précipitation de l'hydroxyde : a) à ph 9? b) à ph 10? Ex.9. Une solution contient des ions Ca ++ et Sr ++ à la concentration de 0,1 mol/l. On y ajoute des ions sulfate SO 4. La variation de volume est négligée. Peut-on séparer quantitativement le strontium sans être gêné par le calcium? Ex.10. Calculez les concentrations maximales des ions métalliques libres pour les hydroxydes de fer (II) et de fer (III) à ph 7, à ph 9 et à ph 12. Ex.11. Sachant qu'une solution contient 0,1 mol/l de Fe ++ et 0,1 mol/l de Fe +++, calculez, pour chacun de ces ions, le ph à partir duquel apparaît : a) une précipitation qualitative. b) une précipitation quantitative. Peut-on mettre en évidence l'un de ces ions indépendamment de l'autre? Peut-on séparer quantitativement ces ions?si oui, dans quelles limites de ph? Si non, pourquoi? Ex.12. Une solution contient des ions Al +++ et Zn ++ à la concentration de 10 4 mol/l. Y a-t-il précipitation de chacun de ces ions si l'on ajuste le ph à 10? Ex.13. Dans une solution de nitrate de magnésium Mg(NO 3 ) 2, on veut pouvoir éliminer quantitativement le magnésium sous forme d'hydroxyde. A quel ph faut-il se placer si la concentration du sel est : a) 0,01 M? b) 1 M? Écrivez l'équation ionique de la réaction.

7 ex.6 ex.8 Série 18 CaC 2 O 4 Ca 2+ + C 2 O 4 2- Titre= mol L 128 g mol = g L 90 L 100 L 87.4 L L x L x=97 L S= K s = M M(CaC 2 O 4 )= 128 g/mol K s = L g x L 0.5 g=500 mg x=87.4 L (90 %) 97L 20 =194 L (2 reins) Mg(OH) 2 Mg OH (calcul rénal de 500 mg) Mg 2+ à la concentration de 10 3 mol/l K s = ph= 9 [OH - ] = 10-5 M PI= [Mg ] [OH - ] 2 =10 3 (10-5 ) 2 = < K s non, pas de précipitation ph= 10 [OH - ] = 10-4 M PI= [Mg ] [OH - ] 2 =10 3 (10-4 ) 2 = = K s oui, début de précipitation qualitative ex.10 ph=7 ph=9 ph= 12 ph=7 ph=9 ph= 12 Fe(OH) 2 Fe OH K s = [Fe 2+ ] [OH - ] 2 [Fe 2+ ] = K s / [OH - ] 2 [Fe 2+ ] = / [10-7 ] 2 = M [Fe 2+ ] = / [ ] 2 = M [Fe 2+ ] = / [10-2 ] 2 = M Fe(OH) 3 Fe OH K s = [Fe 3+ ] [OH - ] 3 [Fe 3+ ] = K s / [OH - ] 3 [Fe 3+ ] = / [10-7 ] 3 = M [Fe 3+ ] = / [ ] 3 = M [Fe 3+ ] = / [10-2 ] 3 = M ex.12 ph= 10 [OH - ] = 10-4 M Al 3+ à la concentration de 10 4 mol/l K s = PI= [Al ] [OH - ] 3 =10 4 (10-4 ) 3 = < K s non, pas de précipitation Zn 2+ à la concentration de 10 4 mol/l K s = PI= [Zn ] [OH - ] 2 =10 4 (10-4 ) 2 = > K s oui, précipitation

8 ex.13 Mg(OH) 2 Mg OH a) [Mg 2+ ] = 0.01 M Précipitation quantitative : [Mg 2+ ] = 0.01 M:1000= 10-5 M K [OH - ] = s [Mg 2+ ] = =10-3 M [H 3 O + ] = M ph=11 b) [Mg 2+ ] = 1 M Précipitation quantitative : [Mg 2+ ] = 1 M:1000= 10-3 M K [OH - ] = s [Mg 2+ ] = =10-4 M [H 3 O + ] = M ph=10

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