Question

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 $25{ }^{\circ} \mathrm{C}$ : $$ \lambda^{\circ}\left(\mathrm{Ca}^{2+}\right)=11,89 \mathrm{mS} \mathrm{m}^2 \mathrm{~mol}^{-1} \text { et } \lambda^{\circ}\left(\mathrm{IO}_3^{-}\right)=4,05 \mathrm{mS} \mathrm{m}^2 \mathrm{~mol}^{-1} \text {. } $$

   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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Les cours de Paul Arnaud - Exercices résolus de chimie physique
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Paul Arnaud,… 3rd Edition
Chapter 16, Problem 22 ↓

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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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Key Concepts

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Molar Conductivity
Molar conductivity is defined as the conductivity of a solution divided by the molar concentration of electrolytes, providing insight into the intrinsic ability of an individual ion to conduct electricity. At infinite dilution, molar conductivity reaches a maximum value as ion–ion interactions become negligible, and these limiting values are fundamental in relating ionic concentrations to overall conductivity.
Conductimetry
Conductimetry is an analytical technique that measures the electrical conductivity of a solution to deduce its ionic content. It is based on the principle that the movement of ions under an applied electric field produces an electrical current, and the magnitude of this current is related to the number and mobility of ions in the solution.
Cell Constant
The cell constant is a geometrical factor that relates the conductivity of a solution to the measured resistance and the dimensions of the electrodes in the conductivity cell. It must be determined through calibration with a solution of known conductivity, allowing for accurate conversion from measured electrical resistance to the solution's conductivity.
Electrical Conductivity
Electrical conductivity (?) is a measure of a solution's ability to conduct electricity. It depends on both the concentration and the nature (mobility) of the ions present. In practice, conductivity is obtained by measuring the resistance of the solution within a conductivity cell and applying the cell constant, establishing a quantitative link between ionic content and electrical response.
Solubility Equilibrium
Solubility equilibrium refers to the dynamic balance established when a sparingly soluble salt dissolves in a solvent, resulting in solid and dissolved ions coexisting at equilibrium. This equilibrium is described by a balanced chemical equation that shows the stoichiometric dissociation of the salt into its constituent ions in solution.
Solubility Product
The solubility product (Ksp) is the equilibrium constant for the dissolution of a sparingly soluble salt. It is expressed in terms of the steady-state concentrations of the dissolved ions, each raised to the power of its stoichiometric coefficient. Ksp provides a quantitative measure of the salt’s solubility, and it can be directly related to the solubility (s) of the salt when stoichiometric relationships are taken into account.

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Subtract the concentration of IO3- ion that came from the KIO3 from the average value of the total IO3- concentration to get the iodate ion concentration that came from dissolved Ca(IO3)2. Calculate the molar solubility s of Ca(IO3)2 in a 0.0100 M KIO3 solution. [IO3-] = 0.01 + 2s (12) Molar solubility Compare the molar solubility of Ca(IO3)2 in 0.0100 M KIO3 solution with the molar solubility in pure water, determined in Part 1. Is the change consistent with Le Châtelier's principle? Calculate the solubility product constant, Ksp, for a saturated solution of Ca(IO3)2 in 0.0100 M KIO3 [see Equation (13)]. Ksp = [Ca2+][IO3-]2 = s(0.01 + 2s)2 (13)

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