EXERCICE III. Une carafe filtrante permet

Exercice IIII Correction : Repasser avec l'eau du robinet ? Sur 6 points
Partie I : sur 3 points
1. Quel est l'intérêt d'une eau déminéralisée dans le cadre
d'une activité de repassage ?
Communiquer
Raisonner
Une eau déminéralisée contient très peu, voire pas de sels minéraux,
ou d'ions. La précipitation de CaCO3 à partir des ions devient
impossible.
0,5 : eau minérale sans ion
0,5 : précipité impossible
2. Calculer la valeur de Ks pour les températures 25°C et 100°C.
Réaliser
Par définition, Ks = 10-pKs
A 25°C, pKs=8,4739 donc Ks = 3,36.10-9
A 100°C, pKs=9,2557 donc Ks = 5,55.10-10
relation 0,5
résultats 0,5 + 0,5
Extraire
3. a. Donner un protocole possible pour obtenir les résultats présentés Communiquer
dans le document 2.
Raisonner
Le plus important :
➔ Prélever dans un grand bécher 200mL d'eau du robinet (eau n°1)
➔ Filtrer la moitié environ de cette eau dans la carafe filtrante (eau
n°2).
max 1 point si correct
0,5 point si incomplet ou
imprécis.
➔ Remplir la burette avec la solution titrante d'EDTA à c=1,0.10 -2mol.L-1
➔ Prélever à la pipette jaugée un volume V=20,0mL de l'eau n°1 et verser dans
un bécher de 100mL.
➔ Faire de même avec l'eau n°2 et verser dans un autre bécher de 100mL.
➔ Ajouter dans chaque bécher l'indicateur de fin de réaction
➔ Ajouter dans chaque bécher quelques mL de la solution tampon
➔ Réaliser le titrage avec le bécher n°1 jusqu'au changement de couleur à la
goutte près.
➔ Vider la burette jusqu'à la graduation entière la plus proche.
➔ Réaliser le titrage avec le bécher n°2 jusqu'au changement de couleur à la
goutte près.
b. Schématiser le montage.
Communiquer
Mobiliser
max 1 point si correct
0,5 point si incomplet ou imprécis.
4. Déterminer CT, en justifiant, pour les deux
échantillons n°1 et n°2 d'eau.
Raisonner
A l'équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les
proportions stœchiométriques
CT x V / 1= C x VE / 1
phrase pour équivalence : 0,5 point
relation à l'équivalence : 0,5 point
eau n°1 : CT1 = 1,0.10-2 x 12,7 / 20,0 = 6,35.10-3 mol.L-1
Mobilier
Extraire
résultats 0,5 + 0,5
unités et CS : 0,5
eau n°2 : CT2 = 1,0.10-2 x 4,9 / 20,0 = 2,45.10-3 mol.L-1
5. Calculer [CO2aq] pour une température comprise
entre 75°C et 100°C
Réaliser
D'après la loi de Henry : [CO2aq] = 0,803.10-2 x PCO2atm
[CO2aq] = 0,803.10-2 x 3,80.10-4 = 3,05.10-6 mol.L-1
référence aux relations de l'énoncé : 0,5 pt
résultat : 1 point
6. Tracer le diagramme de prédominance des espèces liées à
CO2aq pour une température de 100°C.
Extraire
Réaliser
axe pH gradué : 0,5 point
valeurs des pKa : 0,5 point
espèces dans leur domaine
0,5 point
Partie I sur un total de 10 points, à diviser par 3,33333 pour ramener sur 3.
Problème scientifique : (sur 3 points)
Pour réaliser son repassage sans acheter de l'eau déminéralisée, une
personne envisage de traiter l'eau du robinet. Pour ce faire, elle souhaite
utiliser une carafe filtrante de type "britta". Vous devez formuler un avis 3 points accordés :
sur l'efficacité de sa démarche.
si sont réunis texte,
qualité de
Le tartre apparaît quand le carbonate de calcium précipite.
l'expression,
22+
Pour cela, il faut que [CO 3 ]×[Ca ]≥K s .
informations
extraites des
Il faut s'intéresser à la concentration de ces 2 espèces.
documents,
calculs valides,
La concentration en CO32- est liée aux équilibres acido-basiques.
arguments adaptés,
[CO2aq] = 3,05.10-6 mol.L-1 d'après la question 5 donc
conclusion correcte.
[HCO3-(aq)] = Ka1 x [CO2aq] / 10-pH = 10-6,23 x 3,05.10-6 / 10-7,5
[HCO3-(aq)] = 5,68.10-5 mol.L-1
[CO32-(aq)] = Ka2 x [HCO3-aq] / 10-pH = 10-10,05 x 5,68.10-5 / 10-7,5
[CO32-(aq)] = 1,27.10-7 mol.L-1
Pour les ions Ca2+, on exploite les résultats du titrage. La concentration n'est pas
la même dans les deux échantillons d'eau :
CT1 = 6,35.10-3 mol.L-1 soit [Ca2+]1 = ¾ CT1 = 4,76.10-3 mol.L-1
CT2 = 2,45.10-3 mol.L-1
2 points :
si l'élève montre qu'il
a compris les grandes
lignes,
même s'il manque
quelques étapes du
raisonnement pour
avoir 3 points
soit [Ca2+]2 = ¾ CT2 = 1,84.10-3 mol.L-1
1 point :
quelques éléments de
Soit pour l'eau n°1 : [Ca2+]1 x [CO32-(aq)] = 4,76.10-3 x 1,27.10-7 = 6,05.10-10 bonne réponse,
d'informations
Soit pour l'eau n°2 : [Ca2+]2 x [CO32-(aq)] = 1,84.10-3 x 1,27.10-7 = 2,34.10-10 extraites du texte,
mais non reliés
Pour l'eau n°1, le produit des 2 concentrations est supérieur à la valeur de Ks
logiquement dans le
calculée pour une température de 100°C donc le carbonate de calcium
texte
précipite.
Pour l'eau n°2, le produit des 2 concentrations est inférieur à la valeur de Ks
calculée pour une température de 100°C donc le carbonate de calcium ne
précipite pas.
Donc a priori, l'idée de filtrer l'eau avec la carafe est valable pour éviter la
formation de calcaire.
Attention : qualité du filtre à surveiller et puisque évaporation de l'eau [Ca 2+]
augmente.
0 points : pas
répondu ou pas
d'éléments de
réponse satisfaisants.