Solubilité en solution aqueuse correction

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1 Chimie et développement durable Partie 1 : Chimie minérale EX 05 Solubilité en solution aqueuse correction plomb potassium calcium cuivre argent Sodium manganèse baryum Fer Zinc Pb K Ca Cu Ag Na Mn Ba Fe Zn iodure nitrate hydroxyde chlorure sulfate sulfure fluorure carbonate oxalate I - - NO HO - Cl - - SO S - F - - CO - C O EX1 La solubilité du sulfate de cuivre est 50 g/l à 0 C ; M soluté 9,6 g.mol -1 1) Peut-on dissoudre,0 g de sulfate de cuivre dans 5 ml d eau? Peut-on dissoudre g de sulfate de cuivre dan 10 ml d eau? ) Calculer la concentration molaire de la solution saturée de sulfate de cuivre ) En déduire la concentration des ions sulfate et cuivre dans la solution saturée ) Calculer le produit de solubilité du sulfate de cuivre Dissolution du sulfate de cuivre CuSO Cu SO S m 50 g.l -1 ; M soluté 9,6 g.mol -1 On peut donc dissoudre totalement,0 g de sulfate de cuivre dans 10 ml d eau ) Concentration molaire de la solution saturée de sulfate de cuivre La solubilité étant de 50 g/l, la concentration massique de la solution saturée est de 50 g.l -1 C M 50 9,6 1, mol.l -1 ) Concentration des ions dans la solution saturée (Cu ; SO - ) [Cu ] [SO - ] C 1, mol.l -1 ) Produit de solubilité [ ] [ ] Ks Cu SO où [ Cu ] et [ ] SO [ Cu ] [ SO ] 1, Ks,0 1) La solubilité du sulfate de cuivre est 50 g/l à 0 C : on peut donc dissoudre 50 g de sulfate de cuivre sans 1 L ( 1000 ml) d eau. Dissolution de,0 g de sulfate de cuivre dans 5 ml d eau Dans 5 ml d eau (volume 00 fois plus faible), 50 on peut dissoudre jusqu à 1,75 g de sulfate de cuivre : 00 On ne peut donc pas dissoudre totalement,0 g de sulfate de cuivre dans 5 ml d eau Dissolution de,0 g de sulfate de cuivre dans 10 ml d eau Dans 10 ml d eau (volume 100 fois plus faible), 50 on peut dissoudre jusqu à,5 g de sulfate de cuivre 100 :

2 EX La solubilité de l iodure d argent est de 9, mol.l -1 à une certaine température. M soluté,8 g.mol -1 1) Calculer la masse maximale d iodure d argent que l on peut dissoudre dans 1 L d eau. Que peut-on en déduire? ) Quelle est la concentration molaire de la solution saturée? En déduire la concentration des ) Calculer le produit de solubilité de l iodure d argent Dissolution de l iodure d argent AgI ( s) I Ag S 9, mol.l -1 ; M soluté,8 g.mol -1 1) Solubilité en g.l -1 de l iodure d argent Sm S M, g.l -1 soluté 9, ,8 Dans 1 L d eau, on ne peut dissoudre que,15 µg d iodure d argent. On peut conclure que l iodure d argent est quasiment insoluble dans l eau. ) Concentration des ions dans la solution saturée S 9, mol.l -1 La concentration molaire de la solution saturée est C 9, mol.l -1 [ ] [ ] I C Ag 9, mol.l -1 ) Produit de solubilité de l iodure d argent Ks [ Ag ] [ ] I où [ Ag ] et [ ] I ions dans la solution saturée. [ Ag ] [ I ] (9, ) Ks 8, EX Le produit de solubilité du sulfate de calcium est Ks, ; M soluté 16, g.mol -1 1) Montrer que la concentration des ions sulfate et calcium dans la solution saturée vaut 5, mol.l -1 ) En déduire la solubilité molaire du sulfate de calcium, puis calculer la solubilité massique du sulfate de calcium ) Quel volume d eau doit-on employer pour dissoudre complètement,7 g de sulfate de calcium? Dissolution du sulfate de calcium CaSO SO Ca Ks, ; M soluté 16, g.mol -1 1) Concentration des ions dans la solution saturée Ks [ ] [ ] Ca SO Ca et [ ] où [ ] SO [Ca ] [SO - ] C Ks 5 [ Ca ] [ SO ] C, C,5.10 5, mol.l -1 ) Solubilité molaire du sulfate de calcium La concentration molaire de la solution saturée donne la solubilité du sulfate de calcium s 5, mol.l -1 Solubilité massique du sulfate de calcium Sm S Msoluté 5, , 0,68 g.l -1 ) Dissolution de,7 g de sulfate de calcium Pour dissoudre complètement,7 g de sulfate de calcium, il faut utiliser au minimum,7 L d eau 0,68

3 EX Pour réaliser une solution aqueuse saturée de fluorure de calcium, on a dissout 0,07 g de ce sel dans 1,0 L d eau ; M soluté 78,1 g.mol -1 1) Calculer la concentration molaire de la solution saturée, puis en déduire la concentration des ions dans la solution ) Calculer le produit de solubilité du fluorure de calcium Dissolution du fluorure de calcium CaF F Ca S m 0,07 g.l -1 ; M soluté 78,1 g.mol -1 La solubilité massique du fluorure de calcium donne la concentration massique de la solution saturée C m 0,07 g.l -1 1) Concentration molaire de la solution saturée C M 0,07 78,1, mol.l -1 Concentration des ions dans la solution saturée [Ca ] C, mol.l -1 [F - ] C 7, mol.l -1 ) Produit de solubilité Ks [ Ca ] [ F ] où [ Ca ] et [ ] F ions dans la solution saturée [ Ca ] [ F ],5.10 ( 7,0.10 ) Ks Ks 1, EX5 On essaie de dissoudre 1, g de sulfure de manganèse dans 500 ml d eau Ks ; M soluté 87,0 g.mol -1 - Peut-on dissoudre la totalité du soluté? Dissolution du sulfure de manganèse MnS ( s) S Mn Ks, ; M soluté 87 g.mol -1 Ks Mn S où Mn et S [Mn ] [S - ] C Ks Mn S C, C, , mol.l -1 1,.10 - g.l -1 5 C M 1, , mg.l -1 La concentration massique de la solution saturée donne la solubilité de la solution Sm 1, mg.l -1 On ne peut donc pas dissoudre 1, g de sulfure de manganèse dans 500 ml d eau (il faudrait 98,6 L!)

4 EX6 Le produit de solubilité de l oxalate de calcium CaC O vaut, M soluté 18,1 g.mol -1 1) Montrer que la concentration des ions oxalate et calcium dans la solution saturée vaut 6, mol.l -1 ) En déduire la solubilité molaire de l oxalate de calcium, puis calculer la solubilité massique de l oxalate de calcium ) Un malade souffre d un calcul rénal (entièrement constitué d oxalate de calcium) dont la masse est de 0,8 g. - Calculer le volume nécessaire d eau pour le dissoudre Dissolution de l oxalate de calcium CaCO C O Ca Ks, ; M soluté 18,1 g.mol -1 1) Concentration des ions dans la solution saturée Ks [ ] [ ] Ca CO Ca et [ ] où [ ] C O [Ca ] [C O - ] C Ks 9 [ Ca ] [ C O ] C, C,6.10 6, mol.l -1 ) Solubilité molaire de l oxalate de calcium La concentration molaire de la solution saturée donne la solubilité de l oxalate de calcium s 6, mol.l -1 Solubilité massique de l oxalate de calcium s m S M soluté 6, ,1 7, g.l -1 ) Volume d eau à absorber Pour dissoudre un calcul rénal de 0,8 g, il faut 0,8 absorber un volume d eau de 50 L! 7,7.10 EX7 Produit de solubilité de l iodure de plomb : Ks ; M soluté 61,0 g.mol -1 On verse,00 g d iodure de plomb dans un bécher contenant 100 ml d eau ; on mélange, à l aide d un agitateur magnétique. - Montrer que l iodure de plomb ne se dissout pas dans sa totalité Dissolution de l iodure de plomb PbI I Pb Ks ; M soluté 61 g.mol -1 Ks Pb I où Pb et I [Pb ] C [I - ] C ( ) Ks Pb I C C C Ks C 8.10 C 1,.10 - mol.l -1 C M 1, ,60 g.l -1 La concentration massique de la solution saturée donne la solubilité de la solution Sm 0,60 g.l -1 Dans 100 ml d eau on peut dissoudre au maximum 0,060 g d iodure de plomb

5 EX8 Le produit de solubilité du chlorure de plomb est Ks 1, ; M soluté 78, g.mol -1 On désire réaliser les deux solutions suivantes : (S1) Dans 10,0 ml d eau distillée, ajouter 0,0 g de chlorure de plomb ; agiter (S) Dans 10,0 ml d eau distillée, ajouter 0,1 g de chlorure de plomb ; agiter - Pour chacun des cas précédents, prévoir si les solutions seront saturées ou non Dissolution du chlorure de plomb PbCl Cl Pb Ks 1, ; M soluté 78, g.mol -1 Ks Pb Cl où Pb et Cl [Pb ] C [Cl - ] C ( ) Ks Pb Cl C C C 1, Ks C 1,8.10 C 1, mol.l -1 C M 1, ,,7 g.l -1 La concentration massique de la solution saturée donne la solubilité de la solution Sm,7 g.l -1 Dans 10 ml d eau on peut dissoudre au maximum 0,07 g de chlorure de plomb. Avec 0,00 g de chlorure de plomb la solution ne sera pas saturée, mais elle le sera si on introduit 0,1 g. EX9 La solubilité de la chaux ou hydroxyde de calcium Ca(OH) est de 1, 10 - mol.l -1. On considère une solution de chaux saturée. 1) Quelle est la concentration molaire de la solution saturée? En déduire la concentration des ions hydroxyde et calcium dans la solution saturée ) Calculer la valeur du ph de la solution saturée en chaux. 1 [ H O ] [ HO ] ; log[ H O ] 10 ph ) Calculer le produit de solubilité de l hydroxyde de calcium Dissolution de l hydroxyde de calcium ( ) OH Ca OH Ca S 1,.10 - mol.l -1 1) Concentration de la solution saturée C 1,.10 - mol.l -1 Concentration des ions dans la solution saturée [OH - ] C, mol.l -1 [Ca ] C 1,.10 - mol.l -1 ) ph de la solution saturée [ O ] H, mol.l [ OH ], [ O ] log(,8.10 ) ph log H 1, ) Produit de solubilité Ks [ Ca ] [ OH ] où [ Ca ] et [ ] OH Ks 1,.10 (,6.10 ) 8,8.10-6

6 EX10 On dispose d une solution saturée d hydroxyde de fer. Pour une certaine température, la solubilité de l hydroxyde de fer est de 9, mol.l -1 1) Quelle est la concentration molaire de la solution saturée? En déduire la concentration des ions hydroxyde et fer dans la solution saturée ) Calculer la valeur du ph de la solution saturée en hydroxyde de fer. 1 [ H O ] [ HO ] ; log[ H O ] 10 ph ) Calculer le produit de solubilité de l hydroxyde de fer Dissolution de l hydroxyde de fer ( ) OH Fe OH Fe S 9, mol.l -1 1) Concentration de la solution saturée C 9, mol.l -1 Concentration des ions dans la solution [OH - ] C, mol.l -1 [Fe ] C 9, mol.l -1 ) ph de la solution saturée [ O ] H, mol.l [ OH ], [ O ] log(,6.10 ) ph log H, ) Produit de solubilité Ks [ Fe ] [ OH ] où [ Fe ] et [ ] OH Ks 9,.10 (,8.10 ).10-9 EX11 Le ph d une solution saturée d hydroxyde d argent est de 10,. 1) Calculer la concentration des ions HO- dans la solution saturée 1 [ HO ] [ HO ] 10 HO 10 ; [ ] ph ) En déduire la concentration de la solution saturée, puis la solubilité S de l hydroxyde d argent ) Calculer le produit de solubilité de l hydroxyde d argent Dissolution de l hydroxyde d argent AgOH OH Ag 1) Concentration des ions HO - dans la solution saturée ph 10, [ O ] 10 H 10 6, mol.l -1 [ ] HO 1, mol.l ,.10 [ H O ] ) Concentration de la solution saturée [ ] C C HO 1, mol.l -1 Solubilité de l hydroxyde d argent La concentration de la solution saturée donne la solubilité de l hydroxyde d argent C 1, mol.l -1 S 1, mol.l -1 ) Produit de solubilité Ks [ Ag ] [ ] OH où [ Ag ] et [ ] OH [ ] [ Ag ] C HO 1, mol.l -1 Ks 1,6.10 1,6.10,6.10-8