Aurélie 04/02

étude de la salinité de la glace de mer

Liban 06/98

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 Document :

On souhaite vérifier l'information suivante lue dans une encyclopédie :

" L'eau de mer renferme environ 35 g/L de sels minéraux et gèle à -1,8°C. La mer commence à geler dans les baies abritées, constituant parfois une banquise. Une glace de mer jeune peut renfermer jusqu'à 22 g/L de sel, une concentration qui va diminuer avec le temps".

Mode opératoire :

Préparation d'une solution mère notée S1:

  1. Pour étudier l'évolution de la salinité d'une eau salée au cours de la solidification, on prépare une solution mère de concentration 32 g /L de chlorure de sodium ( le sel le plus représentatif des sels minéraux xontenus dans l'eau de mer). La solution mère de concentration connue C1 en chlorurue de sodium est répartie entre deux béchers 1 et 2. Le bécher 2 est introduit dans le compartiment de congélation d'un réfrigérateur. Au bout d'une heure on obtient deux phases : de la glace salée et de l'eau froide salée. On sépare minitieusement les deux phases. La phase solide est introduite dans le bécher 3 où on la laisse fondre : elle constitue la solution S3 de concentration C3 en chlorure de sodium.
    L'étude comparative de la salinité des solutions S1 et S3, à l'aide de deux dosages, nous permettra de vérifier l'information de l'encyclopédie. Chacune des solutions S1 et S3 est diluée 10 fois.( solutions S'1 et S'3)
    On dose successivement un volume V= 10 mL des solutions diluées S'1 et S'3 par la méthode de Mohr avec une solution de nitrate d'argent de concentration molaire C0 = 0,025 mol/L en présence de chromate de potassium comme indicateur de fin de dosage des ions chlorures. En effet le chromate d'argent Ag2CrO4 est un sel peu soluble dans l'eau, apparaissant sous forme d'un précipité rouge dès qu'il n'y a plus d'ion chlorure en solution.

Résultats :
Les volumes de nitrate d'argent versés pour atteindre l'équivalence sont respectivement Ve1 = 21, 9 mL pour S'1 et Ve2 =14,9 mL pour S'3. Masse atomique molaire en g/mol : Na =23 et Cl = 35,5.

Questions :

  1. On se propose de vérifier qualitativement que la solution mère contient des ions chlorure.
    - Préciser le nom et la formule du réactif utilisé.
    - Décrire le test et donner l'équation bilan de la réction.
  2. On dispose de la solution S1 de concentration 32 g/L de chlorure de sodium, d'eau distillée et de la verrerie suivante : pipettes de 10 et 25 mL; erlenmeyers de 100, 250 et 500 mL; fioles jaugées de 50, 100 et 500 mL; béchers de 100 et 250 mL.
    - Décrire avec précision le mode opératoire de la préparation de 100 mL de solution diluée S'1 à partir de S1. Indiquer le choix de la verrerie utilisée et justifier le volume à prélever.
  3. Faire un schéma légendé du dispositif utilisé pour le dosage des ions chlorure.
  4. Le dosage des ions chlorure par la méthode de Mohr s'appuie sur une précipitation différentielle.
    - Ecrire l'équation bilan de la réaction du dosage.
    - Préciser le rôle de l'ion chromate introduit dans la solution.
    - L'équivalence se repère par l'apparition d'un précipité rouge. Préciser la nature de ce précipité.
    - Indiquer à l'équivalence la relation entre les quantités de matière en ions chlorure et ion argent.
  5. Dosage de la solution S'1 de concentration C'1 :
    - Etablir la relation entre C'1, C0, V et Ve1.
    - Calculer C'1 ; en déduire C1 puis la concentration massique en chlorure de sodium de la solution mère.
  6. Dosage de la solution S'3 :
    - Calculer la concentration massique en chlorure de sodium de la solution de glace fondue S3.
  7. Ces résultats confirment-ils ou non les informations numériques de l'encyclopédie ?

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corrigé
On utilise du nitrate d'argent AgNO3.

En présence d'ion chlorure les ions argent donnent un solide blanc qui noirçit à l'air, le chlorure d'argent AgCl.

Ag+ + Cl- donne AgCl (solide)


le facteur de dilution est égal à 10.

Prélever 10 mL de la solution mère à l'aide d'une pipette graduée + pipeteur

Placer dans une fiole jaugée de 100 mL

Compléter avec de l'eau distilée jusqu'au trait de jauge.


dosage des ions Cl- :

réaction du dosage : Ag+ + Cl- donne AgCl (solide)

L'ion chromate joue le rôle d'indicateur coloré de fin de réaction

( précipité rouge brique Ag2CrO4) en présence d'ion argent)

A l'équivalence les quantités de matière d'ion argent et d'ion chlorure sont égales.

Avant l'équivalence l'ion chlorure est en excès ; après l'équivalence l'ion argent est en excès.

C'1 V = C0 Ve1.

C'1 = 0,025 * 21,9 / 10 = 5,47 10-2 mol/L

en tenant compte du facteur de dilution : C1 = 0,547 mol/L.

titre massique ( g/L) = concentration volumique ( mol/L) fois masse molaire de NaCl

soit 0,547 * 58,5 = 32 g /L.


dosage des ions Cl- : ( glace fondue)

C'3 V = C0 Ve2.

C'3 = 0,025 * 14,9 / 10 = 3,72 10-2 mol/L

en tenant compte du facteur de dilution : C3 = 0,372 mol/L.

titre massique ( g/L) = concentration volumique ( mol/L) fois masse molaire de NaCl

soit 0,372 * 58,5 = 21,7 g /L.

ces valeurs confirment les résultats donnés par l'encyclopédie.




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