controle 1. correction

CONTRÔLE N°1
NOM : ……………………………………………………… PRÉNOM : ………………………………………………… CLASSE : ……………………
Analyse de documents « Les pluies acides » /10
Depuis les années 1950, on observe une forte augmentation de l'acidité des eaux de pluie dans diverses régions
industrielles du monde.
A l'aide des documents répondre aux questions suivantes.
1. a) Qu'appelle-t-on pluie acide ? (1 pt)
Les pluies acides est un terme utilisé pour décrire toute forme de précipitations acides
b) Une pluie dont le pH est 5,6 peut-elle être qualifiée d'acide au sens chimique du terme ? En terme d'environnement ?
(1 pt)
En terme chimique un pH de 5,6 est un pH acide car il est inférieur à 7, alors qu'en terme environnemental ce pH est le pH
naturel des eaux de pluie.
2. a) En réagissant avec l’eau, le dioxyde de carbone dissous, CO2,H2O, établit un équilibre avec les ions
hydrogénocarbonates, HCO3-(aq) écrire l’équation de la réaction. (1 pt)
CO2,H20 + H20 --HCO3- + H3O+
b) Justifier la légère acidité normale d’une eau de pluie. (1 pt)
Cette légère acidité des eaux de pluie est due à la présence de gaz carbonique dans l'air qui libère des ions oxonium.
3. Quels sont les principaux gaz responsables de l'acidité importante de certaines pluies ? (1 pt)
Les pluies acides sont essentiellement dues aux émissions de dioxyde de soufre et d'oxydes d'azote qui forment dans
l'atmosphère deux acides forts : l'acide sulfurique et l'acide nitrique.
4. Quelles sont les espèces aquatiques qui survivraient dans une eau dont le pH est de 4,8.(2 pts)
Les espèces aquatiques qui survivraient dans un pH de 4,8 sont : la truite, la perche, la grenouille et la salamandre
5. Que signifie « pouvoir tampon des eaux » ? (1 pt)
Le pouvoir tampon de l'eau signifie qu'elle arrive à réguler son pH.
BILAN : Quels sont les mécanismes naturels ou les remèdes contre l'acidité des pluies. On parlera du rôle des ions
carbonates CO32- et du rôle de la chaux vive. (2 pts)
Naturellement le gaz carbonique et les ions hydrogénocarbonate rendent la solution tampon lors d’ajout d’acide
ou de base dans l’eau. Si la pollution est trop importante, on l’eau de chaux qui libère des ions hydroxyde et ainsi
peuvent augmenter le pH de la solution.
Document n°1 : Une définition des pluies acides
« Les pluies acides » est un terme utilisé pour décrire toute forme de précipitation acide
(pluie, neige, grêles, brouillard, …).
Deux types de polluants, le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote, sont les principales
causes des pluies acides. Ces polluants s'oxydent dans l'air pour former de l'acide
sulfurique et de l'acide nitrique, ou leurs sels*. On les retrouve dans les nuages et
les précipitations, parfois à des milliers de kilomètres de leur point d'émission (d'où la
notion de pollution transfrontière à longue distance).
Ceci concourt à des dépôts acides et à l'acidification accrue des pluies par rapport
à celles résultant de la seule présence de gaz carbonique dans l'air (le pH « naturel »
d'une pluie est de l'ordre de 5,6). D'après le site www.ademe.fr
* composés ioniques formés de cations et d'anions.
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Document 2 : le système des carbonates dans l’océan

Le dioxyde de carbone atmosphérique se dissout dans les océans et devient l’acide carbonique, CO2,H2O(aq). Il réagit avec l’eau,
car il est l’acide du couple CO2,H2O(aq)/HCO3 -(aq). L’ion hydrogénocarbonate ainsi formé réagit à son tour avec l’eau, car il est
l’acide du couple HCO3 -/CO32- (aq). L’acide carbonique et l’ion carbonate réagissent ensemble selon un équilibre chimique.
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Document n°3: Effet des pluies acides
Les pluies acides endommagent les forêts et empoisonnent sols, lacs et rivières.
Dans un premier temps, l’eau de pluie est une solution tampon.
Mais si les apports acides sont trop importants ou que leur pouvoir tampon est trop faible, leur acidité peut augmenter brutalement.
Lorsqu'elle est suffisante (pH inférieur à 5), l'acidification des eaux met en solutions des sels d'aluminium contenus dans des
silicates, comme les argiles, et dont la solubilité croît rapidement avec l'acidité du milieu (pour un pH supérieur à 6,
l'aluminium n'est pas soluble dans l'eau). Or, très toxiques, ces sels perturbent la photosynthèse des végétaux et la biologie des
organismes aquatiques. D'autres métaux toxiques, comme le cadnium et le plomb, jusque là bloqués dans les sédiments, sont
également libérés.
Si l'acidité augmente encore (pH inférieur à 4), les vertébrés et la plupart des invertébrés et des microorganismes sont détruits.
Seules quelques algues et quelques bactéries survivent. D'après le site www.cnrs.fr/eau
Document n°4 : pH de survie de diverses espèces aquatiques
Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu par ajout
modéré d’eau, d’acide ou de base.
En effet, lorsque de l’acide sulfurique est rajouté dans les eaux de
pluie, les ions carbonate CO32-qu'elles referment neutralisent l'apport
acide sans que leur acidité naturelle ne varie selon la réaction
suivante : HSO4- (aq) + CO32- (aq) → SO42- (aq) + HCO3-(aq)

Résolution de problème : ANALYSE D'UNE EAU SOUTERRAINE /10
Dans le cadre d'une campagne de surveillance de la qualité des eaux, un prélèvement d'eau dans une nappe phréatique
a été effectué. Un laboratoire a été chargé de déterminer la concentration en ions nitrate dans ce prélèvement.
À l’aide des documents proposés et de vos connaissances, rédiger le rapport d’analyse fourni par le laboratoire et
apporter vos conclusions concernant cet échantillon.
La qualité de la rédaction, la structuration de l’argumentation, la rigueur des calculs, ainsi que toute initiative prise
pour mener à bien la résolution du problème seront valorisées.
Aide à la résolution du problème :
Quelle technique expérimentale est mise en œuvre par le laboratoire ?
Quel changement de couleur, indiqué dans le document 6, est observé ?
Ecrire l'équation de réaction d'oxydo-réduction entre les ions permanganate (MnO4-) et les ions nitrite (NO2-)
Document n°1 : ions nitrates et potabilité
Les ions nitrate NO3
- sont l'un des polluants les plus fréquents des eaux souterraines en milieu rural du
fait de l’utilisation d’engrais azotés.
La concentration de ces ions doit être régulée dans l'eau potable dans la mesure où des niveaux
excessifs peuvent causer la méthémoglobinémie : les ions nitrate, qui ne sont pas dangereux par eux-
mêmes, peuvent donner naissance à des composés infiniment plus toxiques tels que les ions nitrite
(NO2
-) formant avec l'hémoglobine du sang la méthémoglobine incapable de transporter l'oxygène.
En France, une eau est considérée comme polluée par les ions nitrate si leur concentration massique
est supérieure à 50 mg.L-1.
http://www.eaufrance.fr/IMG/pdf/nitrates_20082009_201204_synthese.pdf)
Document n°3 : ions nitrates et réglementation
« Depuis 1975, en Europe, le taux d'ions nitrate dans
les eaux de surface destinées à la consommation
humaine est limité à 50 mg.L-1 et on estime qu'un
taux inférieur ou égal à 25 mg.L-1 serait préférable.
Pour limiter le phénomène de prolifération des algues
vertes, il n'existe pas de valeur limite à respecter,
mais tous les scientifiques considèrent qu'il faudrait
atteindre un taux inférieur à 10 mg.L-1. »
D'après www.developpement-
durable.gouv.fr/Quelles-sont-les-normes-et-les.html)
.
Document n°2: Que sont les algues vertes ?
Des algues, vertes pour la plupart, prolifèrent en
été sur certains sites (les observations les plus
anciennes de ce phénomène datent de 1952). Le
phénomène s’est accéléré depuis la fin des années
1970, et il représente aujourd’hui une nuisance
préoccupante.
Ces proliférations (« eutrophisation ») [1]sont
déclenchées par un apport excessif d’azote dans la
mer. Cet azote provient des nitrates transportés par
les rivières jusqu’au milieu marin. Les algues vertes
se forment en mer, et sont ensuite rejetées sur la
plage par les courants.
D'après www.developpement-durable.gouv.fr/Quelles-
sont-les-normes-et-les.html

Compétences évaluées
Capacités mobilisées
A
B
C
D
S’APPROPRIER
- Identifier le problème.
- Extraire l’information utile.
ANALYSER
- Établir les étapes de la résolution.
RÉALISER
- Mener la démarche de résolution.
- Établir des relations.
- Réaliser des calculs.
VALIDER
- Faire preuve d’esprit critique.
- Interpréter les résultats.
COMMUNIQUER
- Décrire clairement la démarche suivie.
- Utiliser un vocabulaire scientifique adapté.
- Présenter les calculs de manière rigoureuse.
- Présenter les résultats de manière adaptée.
Document n°4 : Principe
Pour déterminer la concentration en ions nitrate dans l'eau, on peut transformer ces ions nitrates en
ions nitrites par réduction.
La concentration molaire en ions nitrite déterminée sera alors exactement la même qu'en ion nitrates.
Document n°5 : quelques données
 Couples oxydant réducteur (MnO4 -(aq) / Mn 2+(aq)) et ( NO3-(aq) / NO2-(aq) )
 L’ion permanganate MnO4 - est rose-violet en solution aqueuse ; l’ion manganèse Mn 2+est
incolore.
 Les ions nitrates NO3- et nitrites NO2-sont incolores
 Masses molaires: M(N) = 14,0 g.mol-1 M(O) = 16,0 g.mol-1 M(Mn) = 54,9 g.mol-1
Document n°6 : Protocole et résultats expérimentaux du laboratoire
 L'eau analysée E a été prélevée dans une nappe phréatique.
 On procède d'abord, par évaporation, à une concentration de l'échantillon. La
solution S obtenue est 100 fois plus concentrée que l'eau E.
 On transforme les ions nitrates NO3 -(aq) en nitrites NO2-(aq)
 On prélève un volume V1=10,0 mL de cette solution S.
 On verse progressivement la solution de permanganate de potassium de
concentration C = 1,00×10-2 mol.L-1. Le changement de couleur du mélange
réactionnel a lieu pour un volume versé VE de 18,3 mL.

Correction RPS
Questions préalables: dont les réponses étaient à réutiliser dans la résolution du problème
proprement dite
Quelle technique expérimentale est mise en œuvre par le laboratoire ?
Il s'agit d'un dosage par titrage colorimétrique.
La réaction support à ce titrage est une réaction d'oxydo-réduction.
Quel changement de couleur, indiqué dans le document 5, est observé ?
Les seuls ions colorés sont les ions permanganate. Ils sont consommés tant qu'il y a des ions nitrite dans le
mélange réactionnel.
Donc juste après l'équivalence, les ions permanganate sont en excès. Le changement de couleur observé est donc
d'incolore à violet.
Ecrire l'équation de réaction entre les ions permanganate (MnO4-) et les ions nitrite (NO2-)
Demi-équation d'oxydoréduction relative au couple NO3- / NO2-.
NO2- + H2O = NO3- +2H++2e-
Demi-équation d'oxydoréduction relative au couple MnO4- / Mn2+.
MnO4- +8H+ +5e- = Mn2++ 4H2O.
Conseil: écrire les demi-équations de façon à ce que les réactifs soient à gauche dans les demi-équations
D'où l'équation de la réaction de titrage entre les ions nitrite et les ions permanganate.
5 fois { NO2- +H2O = NO3- +2H++2e- }.
2 fois {MnO4- +8H+ +5e- = Mn2++ 4H2O}.
Ajouter : 5NO2- +5H2O +2MnO4- +16H+ +10 e-  5NO3- +10H++10e-+2 Mn2++ 4H2O.
Simplifier : 5NO2- +2MnO4- +6H+  5NO3- +2 Mn2++ 3H2O.
D'où 5NO2-(aq) +2MnO4-(aq) +6H+(aq)  5NO3-(aq) +2 Mn2+(aq) + 3H2O(l)
Résolution du problème
Voici le rapport d'analyse concernant la concentration en ions nitrates dans le prélèvement d'eau que vous nous
avez fait parvenir dans le cadre de la campagne de surveillance qui a lieu en ce moment-même.
Nous avons déterminé la concentration massique des ions nitrates à partir d'une méthode de dosage par titrage
colorimétrique.
Pour cela, nous avons, par évaporation, concentré la solution par un facteur 100 puis nous avons transformé les
ions nitrates en ions nitrites qui sont titrables par les ions permanganates.
L'équation support de ce titrage est:
5 NO2-(aq) + 2 MnO4-(aq) + 6 H+(aq)  5 NO3-(aq) + 2 Mn2+(aq) + 3 H2O(l)
Détermination de la quantité d'ion nitrite titrée.
A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques. (les deux réactifs
sont limitants)
3 méthodes ensuite pour rédiger
Attention au piège de changer les notations pour aller plus vite, on peut perdre le sens de ce que l'on calcule.
1) Les réactifs étant en proportion stoechiométrique, on peut écrire l'égalité suivante:
n(MnO4-) / 2 = n(NO2-) /5