Concentration d’Acide dans les Eaux Usées
Comprendre la Concentration d’Acide dans les Eaux Usées
Les eaux usées industrielles contiennent souvent des acides qui, s’ils ne sont pas traités correctement, peuvent causer des dommages environnementaux considérables.
L’analyse chimique des eaux usées est cruciale pour le contrôle de la pollution et la sécurité environnementale.
Dans cet exercice, vous allez calculer la quantité d’acide chlorhydrique (HCl) présente dans un échantillon d’eau usée d’une usine de traitement des métaux.
Données fournies :
- Volume de l’échantillon d’eau usée analysé : 250 mL
- La solution de soude (NaOH) utilisée pour la titration est à 0,1 M.
- Volume de NaOH utilisé pour atteindre le point d’équivalence lors de la titration : 47 mL
Questions :
1. Équation chimique de la réaction : Écrivez l’équation chimique balancée de la réaction entre l’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium.
2. Calcul de la quantité de matière de NaOH : Calculez la quantité de matière de NaOH qui a réagi avec l’HCl, en moles.
3. Détermination de la concentration de HCl dans l’échantillon : Utilisez la stœchiométrie de la réaction et le volume de NaOH pour calculer la concentration molaire de l’acide chlorhydrique dans l’échantillon d’eau usée.
4. Quantité totale d’acide dans l’échantillon : Convertissez la concentration molaire en grammes d’acide chlorhydrique par litre d’eau usée et établissez la quantité totale d’acide dans l’échantillon.
Correction : Concentration d’Acide dans les Eaux Usées
1. Équation chimique de la réaction :
La réaction chimique entre l’acide chlorhydrique (HCl) et l’hydroxyde de sodium (NaOH) est une réaction de neutralisation. L’équation chimique balancée de cette réaction est :
\[ \text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]
2. Calcul de la quantité de matière de NaOH :
La quantité de matière (en moles) de NaOH peut être calculée en utilisant la concentration molaire et le volume de la solution utilisée pour la titration :
\[ n_{\text{NaOH}} = M_{\text{NaOH}} \times V_{\text{NaOH}} \]
où \( M_{\text{NaOH}} = 0.1 \, \text{M} \) (molarité de NaOH) et \( V_{\text{NaOH}} = 47 \, \text{mL} = 0.047 \, \text{L} \).
\[ n_{\text{NaOH}} = 0.1 \, \text{M} \times 0.047 \, \text{L} \] \[ n_{\text{NaOH}} = 0.0047 \, \text{moles} \]
3. Détermination de la concentration de HCl dans l’échantillon :
D’après l’équation de la réaction, 1 mole de HCl réagit avec 1 mole de NaOH. Donc, la quantité de matière de HCl dans l’échantillon est également de 0.0047 moles.
Pour trouver la concentration molaire de HCl, nous utilisons le volume initial de l’échantillon d’eau usée :
\[ M_{\text{HCl}} = \frac{n_{\text{HCl}}}{V_{\text{échantillon}}} \]
où \( V_{\text{échantillon}} = 250 \, \text{mL} = 0.25 \, \text{L} \).
\[ M_{\text{HCl}} = \frac{0.0047 \, \text{moles}}{0.25 \, \text{L}} \] \[ M_{\text{HCl}} = 0.0188 \, \text{M} \]
4. Quantité totale d’acide dans l’échantillon :
Pour convertir la concentration molaire de HCl en grammes par litre, nous utilisons la masse molaire de HCl, qui est de 36.46 g/mole.
- Quantité d’HCl en g/L:
\[ = M_{\text{HCl}} \times \text{masse molaire de HCl} \] \[ \text{Quantité d’HCl en g/L} = 0.0188 \, \text{M} \times 36.46 \, \text{g/mole} \] \[ \text{Quantité d’HCl en g/L} = 0.685 \, \text{g/L} \]
La quantité totale d’acide dans le volume total de l’échantillon est :
- Quantité totale d’HCl:
\[ = \text{Concentration en g/L} \times \text{Volume de l’échantillon en L} \] \[ = 0.685 \, \text{g/L} \times 0.25 \, \text{L} \] \[ = 0.171 \, \text{g} \]
Conclusion :
La concentration d’acide chlorhydrique dans l’échantillon d’eau usée est de 0.0188 M, ce qui équivaut à une quantité totale de 0.171 g dans l’échantillon de 250 mL.
Cette analyse est essentielle pour comprendre la charge polluante des eaux usées et planifier les traitements nécessaires pour réduire l’impact environnemental.
Concentration d’Acide dans les Eaux Usées
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