Calcul de la concentration en ammoniac
Comprendre le Calcul de la concentration en ammoniac
Tu es un jeune assistant dans un laboratoire environnemental chargé de vérifier la qualité de l’eau d’une rivière locale.
Des récentes analyses montrent une possible contamination par l’ammoniac (NH3), une substance qui peut être toxique pour les poissons et autres formes de vie aquatique.
Tu dois déterminer la concentration en ammoniac dans un échantillon d’eau pour savoir si elle dépasse le seuil de sécurité de 0.02 mg/L recommandé par les normes environnementales.
Données fournies:
- Volume de l’échantillon d’eau analysé : 50 mL
- Réactif utilisé : Acide chlorhydrique (HCl), qui réagit avec l’ammoniac selon l’équation chimique :
\[ \text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl} \]
- Volume de HCl nécessaire pour neutraliser tout l’ammoniac dans l’échantillon : 10 mL
- Concentration du HCl utilisé : 0.01 mol/L
Questions:
1. Calcule la quantité de matière de HCl utilisée en moles.
2. Utilise l’équation chimique pour déterminer la quantité de matière d’ammoniac dans l’échantillon.
3. Convertis cette quantité en masse d’ammoniac sachant que la masse molaire de NH3 est 17 g/mol.
4. Détermine si la concentration en ammoniac dépasse le seuil de sécurité de 0.02 mg/L.
Correction : Calcul de la concentration en ammoniac
1. Calcul de la quantité de matière de HCl utilisée
Pour calculer la quantité de matière de HCl utilisée, nous utilisons la formule suivante :
\[ n = C \times V \]
où :
- \(C\) est la concentration de HCl, soit 0.01 mol/L,
- \(V\) est le volume de HCl utilisé, converti de mL en litres, soit 10 mL = 0.01 L.
La quantité de matière de HCl est donc :
\[ n(\text{HCl}) = 0.01 \, \text{mol/L} \times 0.01 \, \text{L} \] \[ n(\text{HCl}) = 0.0001 \, \text{mol} \]
2. Quantité de matière d’ammoniac dans l’échantillon
D’après la réaction chimique, chaque mole de HCl réagit avec une mole de NH3. Par conséquent, la quantité de NH3 dans l’échantillon est égale à la quantité de HCl utilisée :
\[ n(\text{NH}_3) = n(\text{HCl}) = 0.0001 \, \text{mol} \]
3. Conversion de la quantité de NH3 en masse
La masse d’ammoniac est calculée avec la masse molaire de NH3, qui est 17 g/mol :
\[ \text{Masse}(\text{NH}_3) = n(\text{NH}_3) \times \text{Masse molaire}(\text{NH}_3) \] \[ \text{Masse}(\text{NH}_3) = 0.0001 \, \text{mol} \times 17 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Masse}(\text{NH}_3) = 0.0017 \, \text{g} \]
Ce qui équivaut à 1.7 mg (puisque 1 g = 1000 mg).
4. Calcul de la concentration en ammoniac dans l’échantillon
La concentration en ammoniac est calculée en milligrammes par litre (mg/L) :
- \( \text{Concentration}(\text{NH}_3) \):
\[ = \left(\frac{\text{Masse}(\text{NH}_3)}{\text{Volume de l’échantillon}}\right) \times 1000 \]
où le volume de l’échantillon est 50 mL, converti en litres (0.05 L).
\[ = \left(\frac{1.7 \, \text{mg}}{0.05 \, \text{L}}\right) \times 1000 \] \[ = 34 \, \text{mg/L} \]
Conclusion
La concentration de NH3 mesurée dans l’échantillon est de 34 mg/L. Ce résultat dépasse le seuil de sécurité de 0.02 mg/L recommandé pour protéger la vie aquatique, indiquant que l’eau de la rivière est contaminée par l’ammoniac.
Des mesures correctives doivent être envisagées pour réduire cette concentration et assurer la sécurité environnementale.
Calcul de la concentration en ammoniac
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