TP n° EQUILIBRES PRÉCIPITATION - DISSOLUTION

TP n°
EQUILIBRES PRÉCIPITATION - DISSOLUTION
Donnée : Couleurs des principaux précipité obtenus au cours du TP :
chlorure de sodium : blanc
chlorure de plomb II : blanc
iodure de plomb II : jaune
Expériences
Pour chaque expérience on agitera vigoureusement puis on laissera décanter avant de faire les observations.
Compte-rendu :
Pour chaque expérience on fera des schémas
•
AVANT (avec solutions introduites, entités introduites et couleurs)
•
APRÈS (avec observations : précipité ou non, couleurs))
I Précipitation et dissolution
Expérience 1 : dissolution
TAE n°1 : 2,0 g de chlorure de sodium solide dans 10 mL d'eau distillée. [conserver cette solution S]
Ecrire l'équation de la réaction de dissolution.
NaCl(solide)
Na+(en solution) + Cl−(en solution)
Expérience 2 : précipitation
TAE n°2a : environ 5mL d’une solution de nitrate de plomb II et ajouter environ 5mL d’une solution de
nitrate de sodium.
TAE n°2b : environ 5 mL d’une solution de nitrate de plomb II et ajouter environ 5mL de la solution S de
chlorure de sodium.
Comparer les entités chimiques contenues dans les deux TAE.
TAE n°1 :
ions nitrate NO3− , ions plomb II Pb2+ , ions sodium Na+
pas de précipité
TAE n°2 :
ions nitrate NO3− ,ions plomb II Pb2+ , ions sodium Na+ , ions chlorure Cl−
précipité blanc de chlorure de plomb
En déduire celles qui ont réagi dans le TAE n°2.
Les ions chlorure Cl− ont réagi avec les ions plomb II Pb2+.
Ecrire l’équation de la réaction de précipitation.
Pb2+(en solution) + 2 Cl−(en solution)
PbCl2(solide)
Expérience 3
TAE n°3 : environ 5mL d’une solution de nitrate de plomb II et ajouter environ 5 mL d'une solution d'iodure
de potassium.
Entités introduites : ions nitrate NO3− , ions plomb II Pb2+ , ions iodure I− , ions potassium K+
Observation : précipité jaune d'iodure de plomb II ; solution surnageante incolore.
Ecrire l'équation de formation du précipité.
Pb2+(en solution) + 2 I−(en solution)
PbI2(solide)
II Solubilité d'une espèce chimique
Solubilité s d'une espèce chimique
•
C'est la masse (ou la quantité) maximum de solide que l'on peut dissoudre dans 1L d'eau distillée.
•
Unité : g/L ou mol/L
Expérience 4 :
Utiliser le restant du TAE n°1, ajouter du chlorure de sodium solide par portion de 0,25 g et déterminer
approximativement la solubilité s du chlorure de sodium à 20°C [donner un encadrement].
* masse maximum de NaCl que l'on a pu dissoudre dans 5 mL d'eau :
1,0 g (dans les 5 mL restant du TAE n°1) + 3x0,25 g ≈ 1,75 g
* 1,75 g maximum dissous dans 5 mL
1,75∗1000
≈ 350 g maximum dissous dans 1 L
0,005
solubilité de NaCl : s ≈ 350 g/L
III Produit de solubilité Ks
Equilibre précipitation - dissolution
Lorsque un précipité coexiste avec les ions qui lui ont donné naissance : précipité
précipitation
ions
dissolution
Produit de solubilité Ks
Voir fiche de cours
1) Produit de solubilité de NaCl
Ecrire l'équilibre correspondant à la dissolution de NaCl.
Donner l'expression de Ks(NaCl)
A partir des résultats expérimentaux du II, donner un ordre de grandeur de Ks(NaCl).
* NaCl(solide)
Na+(en solution) + Cl−(en solution)
* solubilité de NaCl : 350 g/L (= titre massique T)
* concentration correspondante :
T NaCl 350
C NaCl=
≈
≈ 6,0 mol/ L
M  NaCl 58,4
* D'après l'équation de dissolution :
n  Na+ =n Cl − =n NaCl ≈ 0,030 mol
donc [ Na + ]=[ Cl − ]=C NaCl ≈ 6,0 mol /L
* produit de solubilité de NaCl :
K s  NaCl=[ Na + ] . [ Cl − ] ≈ 6,0 .6 ,0 ≈ 36
2) Conditions de précipitation
Précipitera ou précipitera pas ?
Pour savoir si on obtiendra un précipité :
1- on calcule le produit ionique Pi
On utilise la même formule que pour Ks mais ...
...les concentrations en ions sont celles que l'on aurait si aucun précipité ne s'était pas formé (donc
les concentrations en ions introduits). On les note [ion]i
2- On compare la valeur de Pi à Ks
•
si Pi < Ks il n'y aura pas de précipité
•
si Pi > Ks il y aura de précipité
•
Le cas Pi = Ks correspond au début de la précipitation (limite de saturation)
Expérience 5 :
TAE n°5a : Préparer une solution de chlorure de plomb II (10 mL d’eau distillée et ajouter 0,04 g de chlorure de plomb II solide). Agiter.
TAE n°5b : Préparer une solution saturée de chlorure de plomb II (10 mL d’eau distillée et ajouter 0,12 g de chlorure de plomb II solide). Agiter.
Bécher n°5c : Verser [après avoir bien agiter], le contenu du TAE n°5b dans un bécher contenant 90 mL d'eau distillée. Agiter vigoureusement et longtemps.
Compléter le tableau fourni [noter le détail des calculs sur le compte-rendu].
Les observations sont-elles en accord avec la théorie ?
cas a :
* masse de PbCl2 dissoute dans 10 mL d'eau : 0,04 g
* quantité de matière correspondante :
m PbCl 2 
0,04
0,04
n PbCl 2=
≈
=
=0,14 .10−3 mol
M PbCl 2 207,22.35,5 278,2
* Concentration de la solution :
n  PbCl 2 0,14 .10−3
C PbCl2 =
≈
≈ 0,014 mol/L
V solution
10.10−3
* équation de dissolution :
PbCl2(solide)
Pb2+(en solution) + 2 Cl−(en solution)
* D'après l'équation de dissolution :
n Pb2+ =n  PbCl 2 donc [ Pb2+ ]=C PbCl 2=0,014 mol /L
et
n Cl − 
=n PbCl 2  donc n Cl − =2.n PbCl 2 donc [ Cl − ]=2. CPbCl 2 =0,028 mol /L
2
* Produit ionique Pi :
Pi PbCl 2 =[ Pb 2+ ] . [ Cl − ] 2=0,014 . 0,0282 ≈ 1,1 .10−5
[Pb2+]i
[Cl−]i
Pi = [ Pb2+ ] . [ Cl − ]2 (formule)
cas a
0,014 mol/L
0,028 mol/L
1,1 .10−5
cas b
0,042 mol/L
0,084 mol/L
29,6 .10−5
cas c
0,0042 mol/L
0,0084 mol/L
0,0296 .10−5
Ks
1,8.10-5
comparaison observation
Pi =< Ks
pas de
précipité
Pi => Ks
précipité
Pi < Ks
pas de
précipité