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Chimie

Cours : Chimie > Chapitre 3

Leçon 3: Bilan de matière et réactif limitant

Analyse gravimétrique par précipitation

Définition de l'analyse gravimétrique par précipitation : application à la détermination de la pureté d'un mélange de deux sels.

Qu'est-ce que la gravimétrie par précipitation ?

La gravimétrie par précipitation est une technique d'analyse qui permet de séparer les ions d'une solution grâce à une réaction de précipitation. L'espèce chimique qu'on ajoute pour induire la réaction de précipitation, est appelé précipitant ou réactif de précipitation. Le précipité formé est ensuite séparé des autres composants liquides par filtration, et on utilise la masse de ce solide, ainsi que l'équation-bilan de la réaction, pour calculer la quantité ou la concentration en composés ioniques dans la solution. La gravimétrie par précipitation est aussi parfois appelée analyse gravimétrique, un terme plus large qui désigne un type de techniques d'analyse comprenant à la fois la gravimétrie par précipitation et la gravimétrie par volatilisation. L'analyse gravimétrique en général, fait l'objet de cet article : Introduction à l'analyse gravimétrique : gravimétrie par volatilisation.

[Qu'est-ce qu'une réaction de précipitation ?]

Dans cet article, on va voir un exemple de détermination d'une quantité d'un composé ionique aqueux à l'aide de la gravimétrie par précipitation. On va ensuite évoquer quelques sources d'erreurs courantes. En effet, il arrive parfois que tout ne se passe pas comme prévu au laboratoire et il est important d'être toujours prêt et organisé !

Les sels solubles d'argent, tels que le nitrate d'argent (I), peuvent être utilisés comme agents de précipitation pour déterminer la quantité d'ions halogénures présents dans l'échantillon. Non seulement la masse du précipité est un indicateur de la concentration en ions halogénures dans la solution, mais sa couleur est aussi caractéristique de différents sels d'argent. Cette photo montre des tubes à essai contenants un précipité jaunâtre d'start text, A, g, I, end text (à gauche), un précipité crème d'start text, A, g, B, r, end text (au milieu) et un précipité blanc d'start text, A, g, C, l, end text (à droite). Photo de précipités argentés par Cychr provenant de Wikipédia, CC BY 3.0

Exemple : Déterminer la pureté d'un mélange composé de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript et de start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript

Oh non ! Igor, notre assistant de laboratoire parfois contre-productif, a de nouveau mélangé des flacons de produits chimiques. (Pour sa défense, de nombreux solides cristallins blancs se ressemblent beaucoup, et c'est pourquoi il est très important de lire les étiquettes !)

La conséquence de cet incident est qu'on se retrouve avec 0, start text, comma, end text, 7209, start text, g, end text d'un mélange contaminé composé de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript et de start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript. On aimerait connaître les quantités respectives de chaque composé du mélange qui totalement dissous dans l'eau. On ajoute alors en excès un agent de précipitation, le nitrate d'argent start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, et on observe la formation d'un précipité d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. Après avoir filtré et séché ce précipité, on obtient un solide d'une masse égale à 1, start text, comma, end text, 032, start text, g, end text.

Quel est le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange contaminé ?

Les problèmes d'analyse gravimétrique sont tout simplement des problèmes de stœchiométrie qui comprennent des étapes supplémentaires. Comme il s'agit d'un problème stœchiométrique, on commence toujours par équilibrer l'équation-bilan. Ici, on s'intéresse à la réaction de précipitation ayant lieu entre start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis et start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, et qui conduit à la formation d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis lorsqu'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis est présent en excès.

[Besoin d'un rappel sur la stœchiométrie ?]

Si on se rappelle que les réactions de précipitation font partie des réactions de déplacement double, on sait qu'il est possible de prédire les produits formés en permutant les anions (ou les cations) des réactifs. Il faut d'abord vérifier la solubilité des réactifs, si nécessaire, puis équilibrer l'équation-bilan. Dans ce problème, on connaît déjà la nature du précipité : il s'agit d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. Il reste donc à identifier l'autre produit, start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, et à s'assurer que l'équation-bilan est correctement équilibrée. On obtient alors l'équation-bilan suivante :

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, 2, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, 2, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

[Une minute, comment a-t-on trouvé cette équation ?]

Selon cette équation-bilan, on s'attend à produire 2, start text, m, o, l, e, s, space, d, e, space, p, r, e, with, \', on top, c, i, p, i, t, e, with, \', on top, space, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis pour chaque mole de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, le composé qu'on cherche à quantifier. On va utiliser ce rapport molaire pour convertir le nombre de moles d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis en nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis. On retient aussi les hypothèses suivantes :

Le précipité est constitué uniquement d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. On n'a donc pas à s'inquiéter de la formation d'un précipité de start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript.
Tous les ions chlorures start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis ont réagi pour former start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. En ce qui concerne la stoechiométrie, on doit s'assurer d'avoir ajouté un excès d'agent de précipitation, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, afin que tous les ions start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis provenant de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, réagissent.

On va voir en détail chaque étape du calcul.

Étape 1 : Convertir la masse de précipité, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, comma en nombre de moles

Comme on part du principe que le précipité est uniquement constitué d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, on utilise la masse molaire d'start text, A, g, C, l, end text pour convertir la masse de précipité en nombre de moles.

$\text {nombre de moles d'AgCl}(s)=1\text {,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \times \dfrac{1\,\text{mol AgCl}}{143\text {,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}}=0\text {,}007201\,\text{mol AgCl}=7\text {,}201 \times 10^{-3}\,\text{mol AgCl}$ start text, n, o, m, b, r, e, space, d, e, space, m, o, l, e, s, space, d, apostrophe, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, equals, 1, start text, comma, end text, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, times, start fraction, 1, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, divided by, 143, start text, comma, end text, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 0, start text, comma, end text, 007201, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, equals, 7, start text, comma, end text, 201, times, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text

Étape 2 : Convertir le nombre de moles de précipité en nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

On convertit le nombre de moles d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, le précipité, en nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis à l'aide du rapport molaire provenant de l'équation-bilan.

$\text{nombre de moles de MgCl}_2(aq)=7\text{,}201\times10^{-3} \,\cancel{\text{mol AgCl}} \times \dfrac{1\,\text{mol MgCl}_2}{2\,\cancel{\text{mol AgCl}}}=3\text{,}600 \times 10^{-3} \,\text{mol MgCl}_2$ start text, n, o, m, b, r, e, space, d, e, space, m, o, l, e, s, space, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, equals, 7, start text, comma, end text, 201, times, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, times, start fraction, 1, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, divided by, 2, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, equals, 3, start text, comma, end text, 600, times, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

Étape 3 : Convertir le nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript en une masse en grammes

Pour calculer le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange contaminé, on convertit le nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript en une masse en grammes à l'aide de sa masse molaire.

start text, M, a, s, s, e, space, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, equals, 3, start text, comma, end text, 600, times, 10, start superscript, minus, 3, end superscript, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, times, start fraction, 95, start text, comma, end text, 20, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 0, start text, comma, end text, 3427, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

Étape 4 : Calculer le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans l'échantillon contaminé

Le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange initial est obtenu en faisant le rapport de la masse de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript obtenue en Étape 3 sur la masse du mélange.

${% massique de MgCl}_{2} = \frac{0, 3427 {g MgCl}_{2}}{0, 7209 g mélange} \times 100 % = 47, 54 % {MgCl}_{2} dans le mélange (Merci Igor !)$ ‍

Pour aller plus vite : On peut aussi combiner les étapes 1 à 3 en un seul calcul à condition de faire particulièrement attention aux unités et de s'assurer que tout s'annule correctement :

$\text{Masse de MgCl}_2=\underbrace{1\text{,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \times \dfrac{1\,\cancel{\text{mol AgCl}}}{143\text{,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}}} \times \underbrace{\dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{2\,\cancel{\text{mol AgCl}}}} \times \underbrace{\dfrac{95\text{,}20 \,\cancel{\text{g MgCl}_2}}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}}=0\text{,}3427\,\text{g MgCl}_2$ start text, M, a, s, s, e, space, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, equals, start underbrace, 1, start text, comma, end text, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, times, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, divided by, 143, start text, comma, end text, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, times, start underbrace, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 2, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, times, start underbrace, start fraction, 95, start text, comma, end text, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, end underbrace, equals, 0, start text, comma, end text, 3427, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\text{Étape 1:} ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\text{Étape 2:} ~~~~~~~~~~~~~~~~\text{Étape 3:}$ space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, E, with, \', on top, t, a, p, e, space, 1, colon, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, E, with, \', on top, t, a, p, e, space, 2, colon, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, E, with, \', on top, t, a, p, e, space, 3, colon, end text
$~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\text{nombre de moles d'AgCl}~~~~~~~~\text{rapport molaire}~~~~~~\text{masse de MgCl}_2 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~$ space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, n, o, m, b, r, e, space, d, e, space, m, o, l, e, s, space, d, apostrophe, A, g, C, l, end text, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, r, a, p, p, o, r, t, space, m, o, l, a, i, r, e, end text, space, space, space, space, space, space, start text, m, a, s, s, e, space, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space

Sources d'erreur possibles

On sait désormais comment utiliser la stœchiométrie pour analyser les résultats d'une analyse gravimétrique par précipitation. Cependant, lors d'une analyse gravimétrique, la précision des résultats expérimentaux peut être affectée par divers facteurs (qui vont donc influer sur les calculs). Par exemple, il est possible de faire des :

Erreurs de manipulation, telles que ne pas sécher complètement le précipité
Erreurs de stœchiométrie, telles que ne pas équilibrer l'équation-bilan de la réaction de précipitation ou ne pas ajouter start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis en excès

Comment les résultats seraient-ils modifiés dans ces différentes situations ?

Situation 1 : Le précipité n'est pas complètement sec

Peut être qu'on a manqué de temps au laboratoire, ou que le montage de filtration sous vide ne produisait pas un vide suffisant. De plus, l'eau est particulièrement difficile à éliminer, comparée aux solvants organiques classiques, en raison de son point d'ébullition relativement élevé ainsi qu'à sa tendance à créer des liaisons hydrogène à chaque fois que c'est possible. On va voir comment l'eau résiduelle peut affecter les calculs.

Si le précipité n'est pas complètement sec lorsqu'on le pèse, on mesure une masse d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis supérieure à la masse réelle (puisqu'on mesure la masse d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis et celle de l'eau résiduelle). Par conséquent, on obtiendrait à l'étape 1 un nombre de moles d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis plus élevé, qui serait ensuite converti en un nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis d'autant plus grand. Dans la dernière étape, on en viendrait à déterminer un pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, s, right parenthesis supérieur à sa valeur réelle.

Astuce de labo : Une manière de vérifier s'il reste de l'eau dans l'échantillon est de mesurer plusieurs fois la masse, si on a le temps, en fin de séchage afin de s'assurer qu'elle ne change plus même si on poursuit le séchage. Cela s'appelle sécher jusqu'à obtenir une masse constante. Cela ne garantit pas que l'échantillon sera complètement sec mais ça aide beaucoup ! On peut aussi triturer l'échantillon durant l'étape de séchage afin de casser les agrégats et d'augmenter sa superficie. Mais attention à ne pas percer le papier filtre !

Situation 2 : On a oublié d'équilibrer l'équation-bilan !

On a rappelé, plus haut dans cet article, que les problèmes d'analyse gravimétrique correspondaient en fait à des problèmes stœchiométriques. Travailler avec une équation-bilan mal équilibrée faussera donc les calculs. Pour illustrer cette situation, on utilise les coefficients stœchiométriques de l'équation-bilan non-équilibrée suivante :

start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, plus, start text, M, g, left parenthesis, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, right parenthesis, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, left parenthesis, start text, start color #e84d39, A, t, t, e, n, t, i, o, n, end color #e84d39, space, colon, space, N, o, n, end textstart text, space, e, with, \', on top, q, u, i, l, i, b, r, e, with, \', on top, end text, !, right parenthesis

Cette équation indique (à tort !) qu'on a besoin d'une mole de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript du mélange initial pour obtenir une mole d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis. Lorsqu'on utilise ce rapport stœchiométrique pour calculer la masse de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, on obtient :

\text{Masse de MgCl}_2=1\text{,}032\,\cancel{\text {g AgCl}} \times \dfrac{1\,\cancel{\text{mol AgCl}}}{143{,}32\,\cancel{\text{g AgCl}}} \times \underbrace{\dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{\tealD{1}\,\cancel{\text{mol AgCl}}}} \times \dfrac{95\text{,}20 \,\cancel{\text{g MgCl}_2}}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}=0 \text{,}6854\,\text{g MgCl}_2

start text, M, a, s, s, e, space, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, equals, 1, start text, comma, end text, 032, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, times, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, divided by, 143, comma, 32, start cancel, start text, g, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, times, start underbrace, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, start color #01a995, 1, end color #01a995, start cancel, start text, m, o, l, space, A, g, C, l, end text, end cancel, end fraction, end underbrace, times, start fraction, 95, start text, comma, end text, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 0, start text, comma, end text, 6854, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~\tealD{\text{rapport molaire faux !}}~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start color #01a995, start text, r, a, p, p, o, r, t, space, m, o, l, a, i, r, e, space, f, a, u, x, space, !, end text, end color #01a995, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space

On vient de calculer qu'il y a deux fois plus de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange qu'il n'y en a réellement ! On surestime donc le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript d'un facteur 2 :

${% massique MgCl}_{2} = \frac{0, 6854 {g MgCl}_{2}}{0, 7209 g mélange} \times 100 % = 95, 08 % {MgCl}_{2} dans le mélange (Comparé à 47,54% !!)$ ‍

Situation 3 : Ajout d'un excès de start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Dans cette dernière situation, on se demande ce qu'il se passerait si on n'ajoutait pas start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis en excès. On sait que ce ne serait pas une bonne chose puisqu'on aurait en solution un reliquat de start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript n'ayant pas réagi. Ainsi, la masse d'start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis ne pourrait plus être utilisée pour mesurer celle de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange contaminé puisqu'on ne prendrait pas en compte les ions start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript toujours présents en solution. Par conséquent, on sous-estimerait le pourcentage massique de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange initial.

On peut aussi se poser la question suivante :

Comment s'assurer qu'on a bien ajouté un excès d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis?

Si on connaissait la réponse à cette question, on n'aurait aucun problème pour effectuer nos calculs ! Dans ce problème :

On a 0, start text, comma, end text, 7209, start text, g, end text d'un mélange contenant un certain pourcentage de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript.
On sait aussi, selon l'équation-bilan, qu'on a besoin d'au moins 2 moles de start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis pour chaque mole de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript.

Introduire start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis en excès ne pose pas de problème puisqu'une fois que tous les ions start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript ont réagi, le reliquat d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript reste simplement en solution et on peut l'éliminer par filtration.

Comme on ne connaît pas le nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript qui se trouvent dans le mélange initial, comment peut-on calculer le nombre de moles d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript qu'il est nécessaire d'ajouter ? On sait que plus on a de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans le mélange initial, plus on a besoin d'ajouter d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript. Par chance, on dispose d'assez d'informations pour se préparer au pire des cas, celui où le mélange est constitué à 100% de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript. C'est dans ce cas qu'on aura besoin d'ajouter le plus d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript.

On suppose donc qu'on a un mélange constitué à 100, percent, start text, d, e, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript. Combien de moles d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript devrait-on ajouter ? On se trouve face à un autre problème de stœchiométrie ! On calcule le nombre de moles d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript en convertissant la masse de l'échantillon en nombre de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript à l'aide de la masse molaire, puis puis par conversion du résultat en nombre de moles d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript à l'aide du rapport molaire :

$\text{nombre de moles d'AgNO}_3=0\text{,}7209\,\cancel{\text{g MgCl}_2} \times \dfrac{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}{95\text{,}20\,\cancel{\text{g MgCl}_2}} \times \dfrac{2\,\text{mol AgNO}_3}{1\,\cancel{\text{mol MgCl}_2}}=1\text{,}514 \times 10^{-2} \,\text{mol AgNO}_3$ start text, n, o, m, b, r, e, space, d, e, space, m, o, l, e, s, space, d, apostrophe, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, equals, 0, start text, comma, end text, 7209, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, times, start fraction, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, divided by, 95, start text, comma, end text, 20, start cancel, start text, g, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, times, start fraction, 2, start text, m, o, l, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, divided by, 1, start cancel, start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript, end cancel, end fraction, equals, 1, start text, comma, end text, 514, times, 10, start superscript, minus, 2, end superscript, start text, m, o, l, space, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript

Ce résultat indique que quelque soit la quantité de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript présente dans le mélange initial, on doit ajouter au moins 1, start text, comma, end text, 514, times, 10, start superscript, minus, 2, end superscript, start text, m, o, l, e, s, space, d, apostrophe, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript pour qu'il soit en excès dans tous les cas !

[Est-ce qu'ajouter un LARGE excès pourrait être utile ?]

À retenir

La gravimétrie par précipitation est une technique d'analyse gravimétrique qui tire profit d'une réaction de précipitation pour déterminer une quantité ou une concentration d'un composé ionique. Par exemple, il est possible d'ajouter une solution d'start text, A, g, end text, start superscript, plus, end superscript pour déterminer la quantité d'ions halogénures dans un mélange, tels que le start text, B, r, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis. Voici quelques conseils utiles pour réaliser des expériences de gravimétrie par précipitation et faire les calculs associés :

Revérifier la stœchiométrie et s'assurer d'avoir équilibrer correctement les équations-bilans.
S'assurer d'avoir sécher le précipité jusqu'à obtenir une masse constante.
Ajouter un excès d'agent de précipitation.

[Sources et références]

Pour s'amuser !

On considère qu'on a 0, start text, comma, end text, 4015, start text, g, end text d'un mélange de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript et de start text, N, a, C, l, end text. On ajoute un excès d'start text, A, g, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis et on obtient 1, start text, comma, end text, 032, start text, g, end text de précipité, start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis.

Combien de moles de start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript et de start text, N, a, C, l, end text contient le mélange initial ?

On exprimera les résultats avec 4 chiffres significatifs.

start text, m, o, l, space, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

start text, m, o, l, space, N, a, C, l, end text

[Premier indice]

[Deuxième indice]

[Troisième indice]

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Chimie

Cours : Chimie > Chapitre 3

Qu'est-ce que la gravimétrie par précipitation ?

Exemple : Déterminer la pureté d'un mélange composé de MgCl2\text{MgCl}_2MgCl2​start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript et de NaNO3\text{NaNO}_3NaNO3​start text, N, a, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript

Étape 1111 : Convertir la masse de précipité, AgCl(s),\text{AgCl}(s),AgCl(s),start text, A, g, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis, comma en nombre de moles

Étape 2222 : Convertir le nombre de moles de précipité en nombre de moles de MgCl2\text{MgCl}_2MgCl2​start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript

Étape 3333 : Convertir le nombre de moles de MgCl2\text{MgCl}_2MgCl2​start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript en une masse en grammes

Étape 4444 : Calculer le pourcentage massique de MgCl2\text{MgCl}_2MgCl2​start text, M, g, C, l, end text, start subscript, 2, end subscript dans l'échantillon contaminé