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Exercice 1 - Les pluies acides (9 points) Formées à partir du dioxyde de soufre et des oxydes d’azote liés aux activités humaines et rejetés dans l’atmosphère, les pluies acides engendrent des problèmes de santé. Elles ont aussi des conséquences visibles sur le sol, la flore et la faune, les
Exercice 1 - Les pluies acides (9 points) Formées à partir du dioxyde de soufre et des oxydes d’azote liés aux activités humaines et rejetés dans l’atmosphère, les pluies acides engendrent des problèmes de santé. Elles ont aussi des conséquences visibles sur le sol, la flore et la faune, les métaux, etc. Les pierres calcaires de nombreux bâtiments et statues sont également détériorées par ces pluies acides. D’après Le but de cet exercice est d’étudier l’origine des pluies acides ainsi que leurs conséquences sur les bâtiments et les statues, et enfin d’analyser un protocole de contrôle de qualité de l’air. Données : masse molaire du carbonate de calcium : M(CaCO ) = 100,1 g·mol–1 ; 3 masse molaire du dioxyde de soufre : M(SO ) = 64,1 g·mol–1 ; 2 constante des gaz parfaits : R = 8,31 J·K–1·mol–1 ; masse volumique de l’eau : ρ(eau) = 1,00×103 g·L–1 ; concentration standard : c° = 1 mol·L–1 ; espèces chimiques carbonées en solution : CO (aq), HCO –(aq) et CO 2–(aq). 2 3 3 1. Origine des pluies acides L’eau de pluie non polluée est naturellement acide et son pH est d’environ 5,6 à 25 °C. Cette acidité est due à la dissolution dans l’eau du dioxyde de carbone CO . La concentration à l’équilibre en dioxyde de carbone 2 dissous dans une eau de pluie non polluée à 25 °C est [CO ] = 1,3×10–5 mol·L–1. 2 Proportions des espèces en % 100 CO 2 (aq) H ( C H O C–O (a3 – q ) ) CO 3 2–(aq) 80 3 60 40 20 0 pH 0 2 4 6 8 10 12 14 Figure 1. Diagramme de distribution des espèces CO 2 (aq), HCO 3 –(aq) et CO 3 2–(aq) en solution aqueuse à 25 °C Q1. Écrire l’équation de la réaction acide-base modélisant la transformation chimique entre le dioxyde de carbone dissous et l’eau. Justifier le fait que le dioxyde de carbone puisse rendre acides les pluies. 25-PYCJ2ME3 Page 2/13 Q2. En utilisant la figure 1, vérifier que la valeurdu pK du couple CO (aq) / HCO –(aq) est voisine de 6,4 à 25 °C. A 2 3 On suppose que seule la réaction entre le dioxyde de carbone dissous CO (aq) et l’eau a lieu et que la 2 concentration en CO (aq) à l’équilibre, imposée par le dioxyde