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Chimie des eaux L2 S4
Travaux dirigs n1
I. Equilibre acido-basiques 2 des exercices faits en TD sont les
deux exercices corrigs dans le module de cours quilibre acido-
basiques . Merci de vous y reporter.
Exercice 1 : transformation du chlore dans leau
Enonc
Le chlore gazeux est utilis en traitement des eaux pour la
dsinfection finale avant distribution dans
le rseau deau potable.
Lorsquon introduit du chlore dans leau pure, il se transforme en
acide hypochloreux HOCl et acide
chlorhydrique HCl selon la raction suivante :
Lacide hypochloreux HOCl ragit ensuite avec leau selon lquilibre
acido-basique suivant :
Il se forme lion hypochlorite OCl-.
Or le pouvoir dsinfectant de HOCl est cent fois plus grand que
celui de OCl-. Il convient donc crer
les conditions de pH de leau de faon ce que (HOCl) > (OCl-)
pour avoir une dsinfection de leau
plus efficace.
Question
Dmontrer qualitativement et par le calcul que la dsinfection
dune eau par le chlore sera plus
efficace pH acide que basique.
Cl2 + H2O HOCl + HCl (1)
HOCl + H2O OCl- + H3O
+ (2) pKA = 7,5 pour le
couple HOCl/ OCl-
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Solution
Qualitativement, on peut dire que, conformment aux lois rgissant
les quilibres chimiques, plus il y
aura de H3O+ dans leau (donc plus le pH de leau sera acide),
plus lquilibre (2) se dplacera vers la
gauche et donc dans le sens de la formation de HOCl au pouvoir
dsinfectant fort la dsinfection
sera donc plus efficace.
Dmontrons le maintenant par le calcul.
On sait que la constante dacidit de lquilibre (2) scrit
On en dduit que
et donc que
10
On peut donc en conclure que :
CEST DONC A PH ACIDE QUE LA DESINFECTION EST LA PLUS
EFFICACE.
Exemples :
1. A pH = 6,5 on aura 10
soit 10 fois plus de (HOCl) que de (OCl-)
2. A pH = 8,5 on aura 10
soit 10 fois plus de (OCl-) que de (HOCl)
Si pH < pKA 1 et (HOCl) > (OCl
-)
Si pH = pKA 1 et (HOCl) = (OCl
-)
Si pH > pKA 1 et (HOCl) < (OCl
-)
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II. Balance ionique Une eau provient dun barrage et sa qualit
est la suivante :
Temprature : 30 C pH : 6,3 HCO3
- : 24,4 mg/L
Cl-: 6 mg/L SO4
2-: 10 mg/L
NO3-: 15 mg/L
SiO32-
: 7 mg/L
Ca2+ : 5 mg/L Mg2+ : 3 mg/L Na+: 11 mg/L K+: 8 mg/L Fe2+: 0,3
mg/L Mn2+: 0,05 mg/L
Calculer la balance ionique de leau en meq/L et en F et dites si
lanalyse de leau est correcte, en
utilisant le tableau de conversion des units du cours et/ou la
formule de conversion pour les
lments ny figurant pas.
On donne les masse molaire de Fe (55, 8 g/mol), Mn (54,9 g/mol)
et SiO3 (76,1 g/mol)
Solution :
Rappel de la formule du cours
Pour un lment donn on a :
/! "#! $%&'()*+)
,'--) ./('01) ou encore 2 ,'--) ./('01)
&'()*+) (mg)
On sait galement que : 1 meq = 5 F
Avec cela on peut facilement calculer les valeurs respectives de
chaque concentration
massique en meq/L ou en F. Les calculs sont rsums dans les
tableaux page suivante.
On constate aprs calcul que le dsquilibre maximal entre anions
et cations est de lordre
de lordre de 0,06/5,96 = 1 %, ce qui est tout fait acceptable
:
LANALYSE DE LEAU EST DONC CORRECTE.
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Conversion en meq/L
Paramtre analys Concentration (mg/L) Valeur de 1 meq en mg
Concentration (meq/L)
Cations
Calcium Ca2+
5 20 0,25
Magnsium Mg2+
3 12,15 0,25
Potassium K+ 8 39 0,21
Sodium Na+ 11 23 0,48
Fer Fe2+
0,3 27,9 0,01
Manganse Mn2+
0,05 27,45 0,00
Somme des cations 1,19
Anions
Bicarbonate HCO3
- 24,4 61 0,40
Sulfate SO42-
10 48 0,21
Chlorure Cl- 6 35,5 0,17
Nitrate NO3- 15 62 0,24
SiO32-
7 38,05 0,18
Somme des anions 1,20
Conversion en F
Paramtre analys Concentration (mg/L) Valeur de 1F en mg/L
Concentration en F
Cations
Calcium Ca2+
5 4 1,25
Magnsium Mg2+
3 2,43 1,23
Potassium K+ 8 7,8 1,03
Sodium Na+ 11 4,6 2,39
Fer Fe2+
0,3 5,58 0,05
Manganse Mn2+
0,05 5,49 0,01
Somme des cations 5,96
Anions
Bicarbonate HCO3
- 24,4 12,2 2,00
Sulfate SO42-
10 9,6 1,04
Chlorure Cl- 6 7,1 0,85
Nitrate NO3- 15 12,4 1,21
SiO32-
7 7,61 0,92
Somme des anions 6,02
