SOS physique-chimie

Bonsoir, j'ai un DM de chimie à faire pour la rentrée et il y a un exercice sur lequel je bloque complètement.
Voila le sujet et ce que j'ai réussi à faire. Pourriez vous m'aider dans la démarche à faire svp ?
Merci d'avance.

On dispose d'une solution S1 de chlorure de cobalt, d'une solution S2 de chlorure de magnésium et d'une solution S3 de chlorure d'aluminium, toutes les trois de concentration c0 = 3,00 x 10 -2 mol/L. On dispose également d'une solution S d'hydroxyde de sodium de c = 1,00 mol/L.
On mélange un volume V' = 100 mL de chacune des solutions S1, S2 et S3. On obtient ainsi une solution So de volume Vo. A l'aide d'une micropipette, on y ajoute très progressivement de petits volumes de solution S. On appelle V le volume de solution S ajouté. Ce volume étant faible (quelques dizaines de millilitres) par rapport à Vo, on considérera que le volume total reste constant au cours de cette opération.
On donne aussi les solubilités des différents solides possibles:
Solide ionique NaCl CoCl2 MgCl2 AlCl3 NaOH Co(OH)2 Mg(OH)2 Al(OH)3
Solubilité en mol/L 6,1 4,1 5,7 3,4 27 7,3 x 10-6 1,6 x 10-4 2,9 x 10-9

1) Déterminer les concentrations effectives des ions présents dans la solution So avant tout ajout de S. (Je voulais faire la formule c = c0 x V'/ Vo mais Vo n'est pas forcément égal à 300 mL donc je ne sais pas comment calculer le volume total. Je pense faire une équation de réaction puis un tableau d'avancement mais je ne sais pas si c'est vraiment nécessaire).

2) Expliquer pourquoi, lorsqu'on ajoute très progressivement la solution S à la solution So, il y a précipitation d'abord d'hydroxyde d'aluminium, puis d'hydroxyde de cobalt, enfin d'hydroxyde d'aluminium. (Je pense que c'est à cause des solubilités vu que l'hydroxyde d'aluminium a la solubilité la plus faible il est le plus léger donc il apparaît en premier, vient ensuite l'hydroxyde de cobalt puis enfin l'hydroxyde de magnésium).

3) Déterminer le volume V de solution S ajoutée auquel le précipité d'hydroxyde d'aluminium apparaît. (Je pense aussi faire une équation de réaction et tableau d'avancement).

4) On considère que l'ajout de S ne fait précipiter qu'un seul composé à la fois. Il faut attendre que tout ce composé ait précipité pour qu'un autre précipité apparaisse. Déterminer pour quelles valeurs de V on observe la précipitation de l'hydroxyde de cobalt, puis de l'hydroxyde de magnésium.

5) Verra-t-on la précipitation du chlorure de sodium ?

Bonjour Marie,
Votre sujet propose des solutions ioniques et les mélange. C0 est la concentration du soluté mais pas forcément celle des ions.
La première chose que vous devez faire c'est d'écrire l'équation de dissolution du solide qui a servi a fabriquer S1. Après vous trouvez les quantités de matière en anion et en cation introduites dans le mélange avec les 100 mL de S1.
Vous faites la même chose pour les solutions S2 et S3.
Ensuite vous faites l'inventaire (en quantité de matière) de tout ce qui a été introduit dans le mélange et vous en déduisez les concentrations effectives en ions.
Pourquoi dites-vous que V0 n'est pas forcément égal à 300 mL?
"... l'hydroxyde d'aluminium a la solubilité la plus faible il est le plus léger..." attention, cela a bien à voir avec les solubilités mais aucun rapport avec la masse.
Pour la question 3 c'est bien de faire un tableau d'avancement, cela vous permettra de comprendre.
Je vous propose de scanner ce que vous ferez, je vous dirai ce que j'en pense.
Bon courage.

Bonjour et merci de m'avoir répondu aussi vite,
Alors j'ai suivis vos conseils et j'ai écris les équations de dissolution de chacune des solutions cependant lorsque je calcule la quantité de matière des anions et cations présents dans chaque solution j'obtiens la même chose pour Co2+, Mg2+ et Al3+ ...
Et je ne sais pas trop comment m'y prendre pour le bilan de matière. Est-ce-qu'il faut que je fusionne les trois équations de dissolutions ?
Pour l'équation de dissolution de l'hydroxyde de coblat j'ai trouvé : CoCl2 (s) --> Co2+ (aq) + 2Cl- (aq)
Vu que la concentration de CoCl2 est Co, j'en ai déduis que les concentrations des ions sont:
[Co2+] = Co
[Cl-] = 2 Co
donc la quantité de matière de Co2+ est : Co x V' = 3,00.10-3 mol
la quantité de matière des ions chlorures dans la solution S1 est : 2Co x V' = 6,00.10-3 mol
J'ai fais la même chose pour les 2 autres solutions mais voila je trouve pareil pour les ions cobalt, aluminiums et magnésium.
Et je me retrouve avec trois quantités de matière différentes pour les ions chlorures... Est-ce-qu'il faut que je les additionne dans mon bilan de matière ?
Merci

Eh bien, cela me paraît un bon début.
"Est-ce-qu'il faut que je fusionne les trois équations de dissolutions ? ", non surtout pas, ce sont trois réactions indépendantes.
Vous avez raison, nCo2+ = nMg2+=nAl3+= 3,00.10-3 mol
Imaginons que vous ayez une passion pour les poissons clown et que vous en vouliez quelques uns, tous identiques. Vous en achetez 2 dans un magasin x puis 3 dans un magasin y et encore 5 dans un magasin z. Quand vous les mettez dans votre nouvel aquarium, vous avez combien de poissons? Est-ce important qu'ils viennent du magasin x,y ou z? D'ailleurs pouvez-vous faire la différence entre tous ces poissons qui s'agitent dans l'aquarium?
Eh bien, c'est pareil pour les ions chlorure!
Vous devez donc trouver 4 quantités de matière différentes, nCo2+ = nMg2+=nAl3+ cela c'est réglé et une quantité de matière en ions chlorure.
A bientôt pour la suite.

Merci beaucoup grâce à vous je suis en train de sortir la tête de l'eau !
Alors que pensez vous de ça:
j'ai les concentrations de matière des ions Co2+, Mg2+ et Al3+ qui vaut 3,00.10-3 mol.
Je peux donc calculer leur concentration (j'utilise donc le volume total de la solution qui est de 300 mL) : c = n/Vtotal = 1,00. 10-2 mol.L-1
Ensuite pour les ions chlorures je sais que dans la solution S1 et S2 c'est : [Cl-] = 2 Co donc j'ai calculé leur quantité de matière qui vaut n1 = 2 Co x V'= 6,00.10-3 mol.
Pour la solution S3, il y a une concentration [Cl-] = 3 Co donc sa quantité de matière vaut n2 = 3 Co x V' = 9,00.10-3 mol.
J'additionne donc les quantités de matières des ions chlorures pour avoir la quantité de matière finale:
n' = 2n1 + n2 = 2,10.10-2 mol.
Je peux donc calculer leur concentration dans la solution finale:
c = n'/Vtotal = 7,00. 10-2 mol.L-1.

Donc voila de que je trouve, qu'en pensez vous ?
Encore merci.

J'en pense que c'est très bien!
En ce qui concerne la question 2 c'est réglé avec les solubilités, vous l'aviez compris.
Pour la question 3 essayez le tableau d'avancement.

Merci beaucoup !
Donc pour la question 3 je fais mon tableau d'avancement mais il me faut l'équation de réaction donc je pense que c'est :
AlCl3 + NaOH --> Al(OH)3
Le problème c'est qu'il manque Na et Cl...
Je dois aussi calculer la quantité de matière de NaCH introduit non ? Mais il me manque des éléments vu que je cherche le volume...

"AlCl3 + NaOH --> Al(OH)3" Attention cette équation n'est vraiment pas ajustée...
AlCl3 et NaOH sont les formules du solide ou soluté, en solution il n'existe plus que des ions quand tout est dissout, ce qui est le cas compte-tenu de la valeur des solubilités.
Donc ce ne sont pas des solides qui réagissent mais des ions. Votre équation ne doit faire apparaître que les ions qui réagissent ensemble.
Je vous rappelle que vous avez calculé toutes les quantités de matière que vous avez introduites dans le mélange à la question 1.

Alors j'ai changé mon équation de réaction en utilisant les ions et ça donne:
Al3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- --> Al(OH)3
Est-ce que l'équation est juste ?
J'ai ensuite fait mon tableau d'avancement et j'ai les quantité de matière de Al3+ et 3Cl- (il faut bien utiliser la quantité de matière finale ?) mais je 'ai pas les quantités de matière de Na+ et OH-... Je ne peux pas calculer le réactif limitant alors... Mais je suis un peu perdue il faut que j'arrive à un volume mais est-ce-que cela à un rapport avec les solubilités ? Ou est-ce-qu'elles n'interviennent pas ici ?

"Al3+ + 3Cl- + 3Na+ + 3OH- --> Al(OH)3" cette équation n'est toujours pas ajustée... Savez-vous ce que veut dire ajusté? Cela veut dire que l'on retrouve les mêmes éléments chimiques et en même nombre de chaque côté de l'équation. Dans les réactifs vous mettez Na+ et Cl- mais on ne les retrouve pas dans les produits. Quels réactifs sont nécessaires pour "fabriquer" Al(OH)3?
Après, pour remplir votre tableau d'avancement interrogez-vous sur la signification de la solubilité.
A partir de quelle concentration verrez-vous apparaître le solide Al(OH)3?
Cela représente quelle quantité de matière dans votre mélange?

Bonjour,
J'ai donc réessayé de faire mon équation de réaction pour qu'elle soit ajustée et j'ai trouvé :
Al3+ + 3OH- --> Al(OH)3
Je pense que maintenant elle est ajustée.
Vu les solubilités, je sais que je verrais apparaître le solide à partir d'une concentration de 2,9 x 10-9 mol/L.
Je sais aussi que la solubilité c'est la capacité du soluté de se dissoudre dans un solvant.
Cependant je ne voit pas comment cela peut m'aider à remplir mon tableau d'avancement car j'ai la quantité de matière de Al3+ mais c'est tout.
Merci d'avance pour votre aide.

"je verrais apparaître le solide à partir d'une concentration de 2,9 x 10-9 mol/L." oui c'est cela.
Vous calculez la quantité de matière que cela représente dans votre bécher, ensuite vous calculez la quantité de matière d'ions hydroxyde qu'il faut verser pour obtenir le premier cristal et vous en déduisez le volume de soude à verser.
Dans votre tableau d'avancement vous mettrez "n" à la place des ions HO- puisque c'est ce que vous cherchez, vous connaissez l'état final.

Merci de votre réponse,
J'en déduis donc que mon équation est juste.
Alors j'ai calculé la quantité de matière que c= 2,9 x 10-9 mol/L représente dans mon bécher et j'ai trouvé :
n = c x Vtotal = 2,9 x 10-9 x 300 x 10-3 = 8,7 x 10-10 mol.
J'en déduis que c'est l'état final de mon tableau d'avancement pour les ions HO-.
Cependant je n'arrive vraiment pas à calculer la quantité de matière des ions HO- ...
Je sais que 1 mole d'ions Al3+ réagit avec 3 moles d'ions HO- pour former 1 mole de Al(OH)3
Donc j'ai fais :
nOH- = nAl3+ /3 = 1,00x 10-3 mol
Mais je pense que c'est faux vu qu'après je trouve un volume de 344 827...

"n = c x Vtotal = 2,9 x 10-9 x 300 x 10-3 = 8,7 x 10-10 mol. " oui c'est cela. Mais qu'est-ce que cela représente? C'est la quantité maximale de Al(OH)3 présente dans le bécher c'est à dire qu'après on obtient le solide.
Donc 8,7 x 10-10 mol de Al(OH)3 représente l'état final dans votre tableau d'avancement. Vous pouvez avec votre tableau trouver la quantité de matière de HO- qu’il a fallu verser pour obtenir ces 8,7 x 10-10 mol de Al(OH)3 (en mettant n à la place des HO- comme indiqué dans mon précédent message).

Ah d'accord donc en fait 8,7 x 10-10 mol ce n'est pas l'état final de HO-... C'est l'état final de Al(OH)3 donc xmax .
Alors selon mon tableau d’avancement j'ai pour la colonne de 3HO- :
n pour l'état initial et n-3xmax pour l'état final.
Je peux donc calculer n = 3 x 8,7 x 10-10 = 2,61.10-9 mol.
Je calcule ensuite le volume d'hydroxyde de sodium à prélever et je trouve :
V = n/c = 2,61 x 10-9 x 8,7 x 10-9 = 0,9 L = 900 mL
Cependant cela me parait être un peu trop car dans l'énoncé c'est écrit que le volume total d'hydroxyde de sodium est égal à quelques dizaines de millilitres...