Calcul du pH après un déversement chimique
Comprendre le Calcul du pH après un déversement chimique
Un déversement accidentel de 200 litres d’acide sulfurique (H₂SO₄) dans une rivière locale nécessite une évaluation rapide de l’impact sur le pH de l’eau. La concentration initiale de l’acide dans le déversement est de 0.5 M.
Données:
- Volume initial de la rivière : 5000 m³
- pH initial de la rivière : 7.5
Questions:
1. Calculer la nouvelle concentration molaire de H₂SO₄ dans la rivière après le déversement.
2. Utiliser cette concentration pour estimer le nouveau pH de l’eau de la rivière.
3. Discuter des mesures à prendre pour corriger le pH si nécessaire.
Correction : Calcul du pH après un déversement chimique
1. Calcul de la nouvelle concentration molaire de H\(_2\)SO\(_4\) dans la rivière
La concentration molaire finale d’une solution après le mélange de deux volumes peut être trouvée en utilisant la formule de dilution, où la quantité totale de soluté est divisée par le volume total de la solution.
Formule :
\[ C_f = \frac{C_i \times V_i}{V_f} \]
Données :
- \(C_i = 0.5 \, \text{M}\) (concentration initiale de H\(_2\)SO\(_4\))
- \(V_i = 200 \, \text{litres} = 0.2 \, \text{m}^3\) (volume d’acide déversé)
- \(V_f = 5000 \, \text{m}^3 + 0.2 \, \text{m}^3 = 5000.2 \, \text{m}^3\) (volume total de la rivière après le déversement)
Calcul :
\[ C_f = \frac{0.5 \, \text{M} \times 0.2 \, \text{m}^3}{5000.2 \, \text{m}^3} \] \[ C_f \approx \frac{0.1 \, \text{mol}}{5000.2 \, \text{m}^3} \] \[ C_f \approx 0.00002 \, \text{M} \]
2. Estimation du nouveau pH de l’eau de la rivière
Le pH d’une solution est déterminé à partir de la concentration des ions H\(^+\) présents dans la solution. Pour un acide fort comme l’acide sulfurique, chaque mole de H\(_2\)SO\(_4\) libère deux moles d’ions H\(^+\).
Formule :
\[ \text{pH} = -\log[H^+] \]
Données :
- \(C_f \approx 0.00002 \, \text{M}\) (concentration de H\(_2\)SO\(_4\) trouvée précédemment)
- H\(_2\)SO\(_4\) est un acide diprotique, donc \([H^+] = 2 \times C_f\)
Calcul :
\[ [H^+] = 2 \times 0.00002 \, \text{M} \] \[ [H^+] = 0.00004 \, \text{M} \]
\[ \text{pH} = -\log(0.00004) \] \[ \text{pH} \approx 4.4 \]
3. Discussion des mesures à prendre pour corriger le pH si nécessaire
Un pH de 4.4 est significativement plus acide que le pH initial de 7.5 de la rivière, ce qui peut être nocif pour la vie aquatique. Il est essentiel de remédier à cette situation pour éviter des dommages environnementaux.
Mesures proposées :
- Neutralisation avec des bases comme le carbonate de calcium (CaCO₃) ou l’hydroxyde de calcium [Ca(OH)₂] pour augmenter le pH à un niveau acceptable.
- Surveillance continue de la qualité de l’eau pour ajuster les traitements et assurer la sécurité de l’écosystème aquatique.
Calcul du pH après un déversement chimique
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