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Les cours de Paul Arnaud - Exercices résolus de chimie physique

Paul Arnaud, Françoise Rouquérol, Gilberte Chambaud, Roland Lissillour

Chapter 16

DISSOLUTION - PRÉCIPITATION - COMPLEXATION EN SOLUTION AQUEUSE - all with Video Answers

Educators


Chapter Questions

03:42

Problem 1

Quelle est l'expression des produits de solubilité, $K_{\mathrm{s}}$, des composés ioniques suivants?
a) $\mathrm{BaF}_2$
d) $\mathrm{PbCrO}_4$
g) $\mathrm{AlPO}_4$
j) $\mathrm{Pb}(\mathrm{OH})_4$
b) $\mathrm{CuCl}$
e) $\mathrm{Cd}(\mathrm{OH})_2$
h) $\mathrm{Ba}_3\left(\mathrm{AsO}_4\right)_2$
k) $\mathrm{ZnS}$
c) $\mathrm{Ag}_2 \mathrm{SO}_4$
f) $\mathrm{Bi}_2 \mathrm{~S}_3$
i) $\mathrm{AgSCN}$
1) $\mathrm{Ca}_3\left(\mathrm{PO}_4\right)_2$

Himanshu Kushwaha
Himanshu Kushwaha
Numerade Educator
01:48

Problem 2

La solubilité du sulfate de calcium $\mathrm{CaSO}_4$ est de $4,90 \cdot 10^{-3}$ mol. $\mathrm{L}^{-1}$.
A) On introduit $500 \mathrm{mg}$ de sulfate de calcium dans un litre d'eau ;
a. Quelle est la concentration molaire des ions $\mathrm{Ca}^{2+}$ et $\mathrm{SO}_4{ }^{2-}$ dans la solution?
b. Le produit de ces deux concentrations donne-il la valeur du produit de solubilité du sulfate de calcium?
c. Que deviennent ces concentrations, si l'on ajoute à la solution 1 litre d'eau pure?
B) Les réponses à ces trois questions sont-elles les mêmes que précédemment si l'on introduit dans 1 litre d'eau,
a. $666 \mathrm{mg}$ de sulfate de calcium?
b. $1,50 \mathrm{~g}$ de sulfate de calcium ?
c. $1,00 \mathrm{~g}$ de sulfate de calcium ?
C) Quelle est la quantité d'eau minimale nécessaire pour dissoudre $1,00 \mathrm{~g}$ de sulfate de calcium?

Eileen Sullivan
Eileen Sullivan
Numerade Educator
01:51

Problem 3

Quelle masse de fluorure de magnésium $\mathrm{MgF}_2$ peut-on dissoudre,
a) dans $200 \mathrm{~mL}$ d'eau pure?
b) dans $200 \mathrm{~mL}$ d'eau contenant déjà $5,0 \mathrm{~g}$ de chlorure de magnésium $\mathrm{MgCl}_2 ?$

Lottie Adams
Lottie Adams
Numerade Educator
01:45

Problem 4

On peut dissoudre au maximum $114 \mathrm{mg}$ de sulfate de strontium $\mathrm{SrSO}_4$ dans 3 litres d'une solution $1.10^{-3} \mathrm{M}$ de sulfate de sodium $\mathrm{NaSO}_4$. Quelle est la valeur du produit de solubilité du sulfate de strontium?

Lottie Adams
Lottie Adams
Numerade Educator
04:52

Problem 5

On mélange des volumes égaux de deux solutions, toutes deux $0,10 \mathrm{M}$, de nitrate d'argent $\mathrm{AgNO}_3$ et de chlorure de potassium $\mathrm{KCl}$. Il se forme un précipité qu'on filtre.
On double ensuite le volume de la solution filtrée avec la même solution de $\mathrm{KCl}$. Se forme-t-il à nouveau un précipité ?

Adriano Chikande
Adriano Chikande
Numerade Educator
01:50

Problem 6

a) $\mathrm{Si}$ on dissout $1,00 \mathrm{~g}$ de chlorure de fer(II) $\mathrm{FeCl}_2$ dans un litre d'une solution de nitrate de plomb $\mathrm{Pb}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2$ à $6,50 \mathrm{~g} . \mathrm{L}^{-1}$, se forme-t-il un précipité ?
b) $\mathrm{Si}$ oui, quelle est sa masse ? Si non, quelle masse de $\mathrm{FeCl}_2$ peut-on encore dissoudre dans la solution sans provoquer de précipitation?

Adriano Chikande
Adriano Chikande
Numerade Educator
07:18

Problem 7

On mélange 0,8 litre d'une solution $2,0.10^{-2} \mathrm{M}$ de carbonate de sodium $\mathrm{Na}_2 \mathrm{CO}_3$ et 0,2 litre d'une solution $2,0.10^{-2} \mathrm{M}$ de sulfate de magnésium $\mathrm{MgSO}_4$.
a) Y a-t-il précipitation d'un composé insoluble?
b) Si oui, quelle est la masse du précipité et quelles sont les concentrations des ions qui le constituent restant en solution? Si non, quelle quantité de carbonate de sodium peut-on encore introduire dans la solution sans provoquer une précipitation?

Nicholas Mogoi
Nicholas Mogoi
Numerade Educator
01:19

Problem 8

On se propose de séparer les ions chromate $\mathrm{CrO}_4{ }^{2-}$ et bromure $\mathrm{Br}$ contenus dans une solution de chromate de sodium $\mathrm{Na}_2 \mathrm{CrO}_4 1,0.10^{-3} \mathrm{M}$ et de bromure de sodium $\mathrm{NaBr} 2,0.10^{-3} \mathrm{M}$, en mettant à profit la différence de solubilité entre le chromate d'argent et le bromure d'argent.
Pour cela, on ajoute à la solution, de façon très progressive, une solution de nitrate d'argent $\mathrm{AgNO}_3$ très diluée.
a) Quel est le composé qui précipitera en premier ?
b) Lorsque l'autre commencera à précipiter, quelle sera dans la solution la concentration résiduelle des anions du premier?

Lottie Adams
Lottie Adams
Numerade Educator
04:50

Problem 9

a) Quelles sont les concentrations molaires des espèces ioniques présentes dans une solution aqueuse en contact à la fois avec du chlorure de titane $\mathrm{TiCl}$ et du bromure de titane TiBr solides ?
b) Comment la solubilité naturelle de chacun de ces deux composés se trouvet-elle modifiée dans cette situation?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
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Problem 10

$\mathrm{Si}$ on introduit du chromate de potassium $\mathrm{K}_2 \mathrm{CrO}_4$ dans une solution saturée de sulfate d'argent $\mathrm{Ag}_2 \mathrm{SO}_4$, contenant un excès de solide, ce dernier, qui est blanc, se transforme en un solide rouge constitué de chromate d'argent $\mathrm{Ag}_2 \mathrm{CrO}_4$.
Comment peut-on expliquer ce changement de nature de la phase solide en équilibre avec la solution?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
03:56

Problem 11

La solubilité du nitrite d'argent $\mathrm{AgNO}_2$ dans l'eau pure est $1,26.10^{-2}$ mol. $\mathrm{L}^{-1}$, mais dans une solution d'acide nitrique de $\mathrm{pH}$ égal à 1 elle est $1,59.10^{-1}$ mol.L $L^{-1}$.
a) Quelle est la raison de cette différence de solubilité ?
b) Comment pourrait-on retrouver par le calcul la valeur de sa solubilité en milieu acide?

David Collins
David Collins
Numerade Educator
00:28

Problem 12

On suppose qu'un précipité, obtenu à partir d'une solution de nitrate d'argent, peut être soit du chlorure d'argent $\mathrm{AgCl}$, soit du cyanure d'argent $\mathrm{AgCN}$. L'addition d'acide nitrique provoque la dissolution de ce précipité.
S'agissait-il de chlorure ou de cyanure d'argent?

Aadit Sharma
Aadit Sharma
Numerade Educator
06:20

Problem 13

a) Quel est le pH d'une solution saturée d'hydroxyde de fer(II) $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_2$ ?
b) Quelle est la solubilité de l'hydroxyde $\mathrm{Fe}(\mathrm{HO})_2$ dans une solution dont le $\mathrm{pH}$ est fixé à 10 ?
c) Si on ajoute de la soude (sans variation de volume appréciable) dans une solution $5.10^{-2} \mathrm{M}$ de sulfate de fer(II) $\mathrm{FeSO}_4$, à quel $\mathrm{pH}$ débute la précipitation de l'hydroxyde $\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_2$ ?

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
02:33

Problem 14

Se forme-t-il un précipité de sulfure de cadmium $\mathrm{CdS}$ si on dissout $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}$ gazeux, à la concentration de $0,1 \mathrm{M}$, dans une solution de chlorure de cadmium $\mathrm{CdCl}_2 0,05 \mathrm{M}$, dont le $\mathrm{pH}$ a été fixé à 1 par addition d'acide chlorhydrique?

Madi Sousa
Madi Sousa
Numerade Educator
03:35

Problem 15

Une solution contient à la fois du chlorure de manganèse $\mathrm{MnCl}_2(0,1 \mathrm{M})$ et du chlorure de fer(II) $\mathrm{FeCl}_2(0,05 \mathrm{M})$, et on se propose d'utiliser la différence de solubilité qui existe entre les deux sulfures MnS et FeS pour séparer les deux métaux.
a) Dans quelles limites faut-il fixer et maintenir le $\mathrm{pH}$ de la solution pour que, en la saturant avec $\mathrm{H}_2 \mathrm{~S}(0,1 \mathrm{M})$, on ne précipite effectivement qu'un seul des deux sulfures? Lequel est-ce?
b) Comment peut-on, ensuite, après avoir filtré ce premier précipité, faire précipiter l'autre sulfure?

Arun Bana
Arun Bana
Numerade Educator
02:48

Problem 16

Quel volume d'ammoniac $\mathrm{NH}_3(\mathrm{~g})$, mesuré à $0^{\circ} \mathrm{C}$ et sous 1 bar, faut-il dissoudre dans 100 litres d'une solution $1,5.10^{-2} \mathrm{M}$ de nitrate de magnésium $\mathrm{Mg}\left(\mathrm{NO}_3\right)_2$ pour précipiter $99 \%$ de magnésium sous forme d'hydroxyde $\mathrm{Mg}(\mathrm{OH})_2$ ?

Ronald Prasad
Ronald Prasad
Numerade Educator
03:00

Problem 17

On mélange $100 \mathrm{~mL}$ d'une solution d'ammoniac $\mathrm{NH}_3 2,0 \mathrm{M}$ et $100 \mathrm{~mL}$ d'une solution de chlorure de magnésium $\mathrm{MgCl}_2 0,02 \mathrm{M}$.
a) Quelle est la masse du précipité qui se forme ?
b) Si on ajoute dans la solution contenant ce précipité du chlorure d'ammonium $\mathrm{NH}_4 \mathrm{Cl}$, on peut provoquer sa redissolution. Quelle masse minimale de chlorure d'ammonium solide faut-il y introduire pour que cette redissolution soit complète?
c) Comment pourrait-on empêcher la formation d'un précipité d'hydroxyde lors du mélange des deux solutions?

Lottie Adams
Lottie Adams
Numerade Educator
03:09

Problem 18

L'addition d'acide nitrique dans une solution du sel complexe d'argent $\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{NH}_3\right)_2\right]^{+} \mathrm{Cl}^{-}$provoque la formation d'un précipité ; pourtant le nitrate d'argent est soluble.
Quelles sont la nature et l'origine de ce précipité ?

Adriano Chikande
Adriano Chikande
Numerade Educator
10:36

Problem 19

Quelle masse de bromure d'argent $\mathrm{AgBr}$ peut-on dissoudre dans un litre d'une solution $1,0 \mathrm{M}$ de thiosulfate de sodium $\mathrm{Na}_2 \mathrm{~S}_2 \mathrm{O}_3$, où il se forme alors un complexe $\left[\mathrm{Ag}\left(\mathrm{S}_2 \mathrm{O}_3\right)_2\right]^{3-}$ ?
Comparez cette quantité à celle qu'on peut dissoudre dans un litre d'eau.

Susan Hallstrom
Susan Hallstrom
Numerade Educator
02:20

Problem 20

Se produit-il un précipité (et, si oui, de quelle nature ?) lorsqu'on dissout $10 \mathrm{~g}$ d'iodure de potassium $\mathrm{Kl}$ dans $250 \mathrm{~mL}$ d'une solution où l'on a déjà dissous $10 \mathrm{~g}$ de nitrate d'argent $\mathrm{AgNO}_3$ et $20 \mathrm{~g}$ de cyanure de potassium $\mathrm{KCN}$ ? ( $\mathrm{Ag}$ et $\mathrm{CN}^{-}$forment un complexe $\left[\mathrm{Ag}(\mathrm{CN})_2\right]^{-}$).

David Collins
David Collins
Numerade Educator
04:25

Problem 21

Un précipité de chlorure d'argent $\mathrm{AgCl}$ peut être redissous par addition d'ammoniac dans la solution où il se trouve.
Quelle quantité d'ammoniac faut-il pour dissoudre $4,27 \mathrm{~g}$ de chlorure d'argent, placé en suspension dans $500 \mathrm{~mL}$ d'eau ?

Zafar Haider
Zafar Haider
Numerade Educator

Problem 22

La mesure, par conductimétrie, de la résistance électrique d'une solution de iodate de calcium saturée, à température ambiante, donne $\mathrm{R}_{\mathrm{Ca}(\mathrm{IO} 3)^2}=2420 \Omega$. Dans les mêmes conditions, la mesure de la résistance d'une solution étalon de $\mathrm{KCl}$, de conductivité égale à $10^{-2} \mathrm{~S} \mathrm{~cm}^{-1}$, donne $\mathrm{R}_2=85 \Omega$.
a) Faire un schéma du montage utilisé et expliquer le mode de fonctionnement du conductimètre.
b) Calculer la valeur de la conductivité $\sigma$ de la solution saturée en iodate de calcium à $25^{\circ} \mathrm{C}$.
c) Exprimer la conductivité de la solution saturée en fonction de la concentration des ions et de leur conductivité molaire à dilution infinie.
d) Écrire l'équilibre de solubilité de l'iodate et donner l'expression de $\mathrm{K}_{\mathrm{s}}$ en fonction de la concentration des ions, puis en fonction de la solubilité $s$.
e) Exprimer la solubilité $\mathrm{s}$ en fonction de $\sigma$, calculer alors $\mathrm{s}$ et $\mathrm{K}_{\mathrm{s}}$.
f) La valeur de $\mathrm{pK}_{\mathrm{s}}$, trouvée dans les tables, est de 7,63 à $25^{\circ} \mathrm{C}$. Discuter de cette valeur et justifier l'hypothèse qui a été faite au cours du calcul.
Données des conductivités molaires à dilution infinie de $\mathrm{Cat}^{+}$et $\mathrm{IO}_3^{-}$à $25{ }^{\circ} \mathrm{C}$ :
$$
\lambda^{\circ}\left(\mathrm{Ca}^{2+}\right)=11,89 \mathrm{mS} \mathrm{m}^2 \mathrm{~mol}^{-1} \text { et } \lambda^{\circ}\left(\mathrm{IO}_3^{-}\right)=4,05 \mathrm{mS} \mathrm{m}^2 \mathrm{~mol}^{-1} \text {. }
$$

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