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Physique-Chimie 2de

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Exercice corrigé




Le chlorure de magnésium

ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques

Énoncé

Ce tableau présente la composition partielle en sels minéraux de la mer Méditerranée.

Constituant Symbole Concentration (g/L)
Ion chlorure Cl\bf{\text{Cl}^{-}} 21,40
Ion magnésium Mg2+\bf{\text{Mg}^{2+}} 1,295

Un soluté en particulier, le chlorure de magnésium, est notamment reconnu pour son action relaxante.

1. Combien compte-t-on d’ions chlorure dans 1 L d’eau de mer ?


2. Même question pour les ions magnésium.


3. En déduire les quantités de matière correspondantes.


4. La présence de ces deux espèces ioniques assure-t-elle l’électroneutralité de la solution ?


5. Comment cela s’explique-t-il ?


6. Donner la formule du chlorure de magnésium solide.

Anciens bassins de récolte de sel, Gozo, Malte
Anciens bassins de récolte de sel, Gozo, Malte.

Données

Masse d'ions (en 102610^{-26} kg) :
  • Na+:3,82\mathrm{Na}^{+} : 3\text{,}82 ;
  • Mg2+:4,04\mathrm{Mg}^{2+} : 4\text{,}04 ;
  • Cl:5,89\mathrm{Cl}^{-} : 5\text{,}89 ;
  • Ca2+:6,66\mathrm{Ca}^{2+} : 6\text{,}66 ;
  • SO42:16,0\mathrm{SO}_{4}^{2-} : 16\text{,}0 ;
  • NA=6,02×1023N_{\mathrm{A}}=6\text{,}02 \times 10^{23} mol-1.

Analyse de l'énoncé

1. et 2. Utiliser le tableau fourni.

3. Utiliser le nombre d’Avogadro.

4. Comparer le nombre de charges positives à celui de charges négatives (en mol).

5. Utiliser le tableau fourni.

6. Prendre en compte l’électroneutralité d’un solide ionique.


Pour bien répondre

1. et 2. Utiliser la proportionnalité entre la masse et le nombre d’ions. Exprimer les deux masses dans la même unité.

3. Utiliser la proportionnalité entre le nombre d’ions et la quantité de matière.

4. Prendre en compte la charge de chacun des ions.

5. Penser à utiliser la conservation de la charge.

6. Un solide ionique étant neutre, il doit contenir autant de charges ++ que  -.

Solution rédigée

1. D’après le document, il y a 21,40×10321\text{,}40 \times 10^{-3} kg d’ions chlorure dans 1 L. Un ion ayant une masse de 5,89×10265\text{,}89 \times 10^{-26} kg, on compte donc :

N=0,02145,89×1026=3,63×1023N=\dfrac{0\text{,}0214}{5\text{,}89 \times 10^{-26}}=3\text{,}63 \times 10^{23} ions chlorures.

2. De la même manière, il y a :

N=0,0012954,04×1026=3,20×1022N^{\prime}=\dfrac{0\text{,}001295}{4\text{,}04 \times 10^{-26}}=3\text{,}20 \times 10^{22} ions magnésium.

3. Puisqu'il y a NAN_A ions dans une mole, on peut calculer :

n(Cl)=3,63×10236,02×1023=6,03×101n(\text{Cl}^{-}) =\dfrac{3\text{,}63 \times 10^{23}}{6\text{,}02 \times 10^{23}}=6\text{,}03 \times 10^{-1} mol
n(Mg2+)=3,20×10226,02×1023=5,32×102n(\text{Mg}^{2+}) =\dfrac{3\text{,}20 \times 10^{22}}{6\text{,}02 \times 10^{23}}=5\text{,}32 \times 10^{-2} mol.

4. Chaque ion Cl\text{Cl}^{-} portant une charge -, il y en a donc 0,603 mol de charge -. Chaque ion Mg2+\text{Mg}^{2+} portant 2 charges ++, il y en a donc 2×0,0532=0,1062 \times 0\text{,}0532=0\text{,}106 mol de charge ++. Il y a environ 6 fois plus de charges - que de charges ++ : l'électroneutralité n'est pas assurée par ces ions uniquement.

5. Le document présente une composition partielle en sel minéraux, il y a d'autres ions en solution assurant l'électroneutralité.

6. Un solide ionique étant neutre : MgCl2\text{MgCl}^2, il faut 2 ions Cl\text{Cl}^{-} pour compenser la charge 2++ de l'ion Mg2+.\text{Mg}^{2+}.
Voir les réponses

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Mise en application

Sachant que γ(Na+)=11,60\gamma\left(\mathrm{Na}^{+}\right)=11\text{,}60 g/L et sachant que γ(SO42)=3,06\gamma\left(\mathrm{SO}_{4}^{2-}\right)=3\text{,}06 g/L en Méditerranée.
Reprendre l'ensemble des questions en remplaçant « chlorure » par « sulfate » et « magnésium » par « sodium ».



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