Exercice 1.2 - Contrôle de la salinité · Bac Physique-Chimie Métropole 2021 (sujet 2)

EXERCICE 1 commun à tous les candidats (10 points)

L'AQUARIUM RÉCIFAL

Depuis décembre 2019, le Parc Zoologique de Paris accueille un requin bambou. Il vit dans un aquarium qui cherche à reproduire l'environnement naturel de cette espèce.

Cet aquarium, dit récifal, est un bac marin destiné à héberger un écosystème très riche: coraux, crustacés et nombreux poissons tous originaires des eaux peu profondes des côtes de Madagascar. Cet écosystème est complexe et fragile. Plusieurs paramètres sont à contrôler pour maintenir l'équilibre du milieu et assurer le bien-être des différentes espèces vivantes qui y cohabitent.

Le but de cet exercice est d'étudier l'influence de certains de ces paramètres, pH et salinité, ainsi que des méthodes de traitement de l'eau.

Données à 25 °C:

couples acide/base associés au dioxyde de carbone dissous $(CO_2,H_2O)(aq)$:

$(CO_2,H_2O)(aq)/HCO_3^-(aq)$: $pK_{A1} = 6{,}4$;

$HCO_3^-(aq)/CO_3^{2-}(aq)$: $pK_{A2} = 10{,}3$;

masse molaire atomique de l'ion chlorure: $M(C\ell^-) = 35{,}5\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$;

conductivités molaires ioniques: Ion · $Ag^+$ · $NO_3^-$ · $Na^+$ · $C\ell^-$

$\lambda$ ($\mathrm{mS\cdot m^2\cdot mol^{-1}}$) · 6,19 · 7,14 · 5,01 · 7,63

numéros atomiques et électronégativités: · Hydrogène · Carbone · Oxygène

Z (numéro atomique) · 1 · 6 · 8

$\chi$ (électonégativité) · 2,20 · 2,55 · 3,44

2. Contrôle de la salinité

Dans un aquarium, on trouve notamment des ions chlorure Cl⁻(aq) ainsi que des cations comme les ions sodium Na⁺(aq).

La salinité de l'eau d'un aquarium est assimilée à la concentration en masse en ion chlorure Cl⁻(aq). Celle-ci de l'aquarium récifal doit être comprise entre 19,3 et 19,6 g·L⁻¹.

Pour contrôler la salinité de l'eau de l'aquarium étudié, on se propose de réaliser le titrage des ions chlorure. Pour cela, on prélève de l'eau de l'aquarium que l'on dilue d'un facteur 10, puis on titre 10,0 mL de cette solution à laquelle on a ajouté 200 mL d'eau distillée, par une solution de nitrate d'argent (Ag⁺(aq); NO₃⁻(aq)) de concentration égale à 5,00×10⁻² mol·L⁻¹.

Le titrage est suivi par conductimétrie. L'équation de la réaction support du titrage est:

$Ag^+(aq) + Cl^-(aq) \rightarrow AgCl(s)$

On obtient la courbe de suivi du titrage de la figure 1.

2.1.

Justifier qualitativement l'évolution de la pente de la courbe lors du titrage.

2.2.

Indiquer si un traitement de l'eau est nécessaire à l'issue du contrôle de la salinité.

Le candidat est invité à prendre des initiatives et à présenter la démarche suivie même si elle n'a pas abouti. La démarche est évaluée et nécessite d'être correctement présentée.