Analyse du Sel Marin sur la Plage

Lors d’une sortie scolaire à la plage, des étudiants sont curieux de savoir la concentration en sel de l’eau de mer pour mieux comprendre l’écosystème marin local. Ils prélèvent un échantillon d’eau de mer et décident de déterminer la concentration en chlorure de sodium (NaCl).

Objectif de l’exercice

Calculer la concentration molaire des ions sodium (\(\text{Na}^+\)) et chlorure (\(\text{Cl}^-\)) dans l’eau de mer, en supposant que le NaCl constitue 80% de la masse totale des sels dissous.

Données

Volume de l'échantillon d'eau de mer : \(V_{eau} = 250 \, \text{mL}\)
Masse totale des sels résiduels après évaporation : \(m_{sels\_totaux} = 7.5 \, \text{g}\)
Masse du NaCl précipité et séché : \(m(\text{NaCl}) = 4.8 \, \text{g}\)
Masse molaire du NaCl : \(M(\text{NaCl}) = 58.44 \, \text{g/mol}\)
Concentration moyenne de NaCl dans l'eau de mer (valeur de référence) : \(26 \, \text{g/L}\)

Réalisation de l'expérience

Préparation de l’échantillon : évaporation de 250 mL d’eau de mer.
Pesée des sels : masse totale des résidus secs = 7.5 g.
Analyse spécifique du NaCl : précipitation, filtration, séchage et pesée du NaCl = 4.8 g.

Questions

Si la masse du NaCl précipité est de 4.8 g, calculez la concentration en NaCl dans l’échantillon d’eau de mer original en g/L.
Comparez cette concentration avec la concentration moyenne de NaCl dans l’eau de mer (\(26 \, \text{g/L}\)). Quelle conclusion pouvez-vous tirer concernant la salinité de l’eau à cet endroit de la plage ?
Quelle est la proportion de NaCl par rapport aux autres sels dans l’échantillon initial ? Exprimez cette proportion en pourcentage.

Correction : Analyse du Sel Marin sur la Plage

1. Calcul de la Concentration en NaCl (\(C_m(\text{NaCl})\)) en g/L

La concentration massique (\(C_m\)) est la masse de soluté (\(m\)) divisée par le volume de la solution (\(V\)). \[ C_m = \frac{m}{V} \] Il faut s'assurer que le volume est en Litres (L) pour obtenir une concentration en g/L.

Données pour cette étape

Masse de NaCl précipité : \(m(\text{NaCl}) = 4.8 \, \text{g}\)
Volume de l'échantillon d'eau de mer : \(V_{eau} = 250 \, \text{mL} = 0.250 \, \text{L}\)

Calcul

\begin{aligned} C_m(\text{NaCl}) &= \frac{m(\text{NaCl})}{V_{eau}} \\ C_m(\text{NaCl}) &= \frac{4.8 \, \text{g}}{0.250 \, \text{L}} \\ C_m(\text{NaCl}) &= 19.2 \, \text{g/L} \end{aligned}

Résultat

La concentration en NaCl dans l’échantillon d’eau de mer est \(C_m(\text{NaCl}) = 19.2 \, \text{g/L}\).

2. Comparaison avec la Concentration Moyenne et Conclusion

Nous comparons la concentration calculée (\(19.2 \, \text{g/L}\)) avec la valeur de référence pour l'eau de mer (\(26 \, \text{g/L}\)).

Données pour cette étape

Concentration calculée : \(C_m(\text{NaCl})_{echantillon} = 19.2 \, \text{g/L}\)
Concentration moyenne de référence : \(C_m(\text{NaCl})_{moyenne} = 26 \, \text{g/L}\)

Analyse

La concentration en NaCl mesurée dans l'échantillon (\(19.2 \, \text{g/L}\)) est inférieure à la concentration moyenne typique de l'eau de mer (\(26 \, \text{g/L}\)).

Conclusion

La salinité en NaCl de l’eau à cet endroit de la plage semble être plus faible que la moyenne. Cela pourrait être dû à plusieurs facteurs, tels que la proximité d'une source d'eau douce (rivière, estuaire), de fortes précipitations récentes, ou des variations locales naturelles de la salinité.

3. Proportion de NaCl par rapport aux Autres Sels

La proportion de NaCl par rapport à la masse totale des sels dissous est calculée en divisant la masse de NaCl par la masse totale des sels, puis en multipliant par 100 pour obtenir un pourcentage. \[ \text{Proportion de NaCl} (\%) = \frac{m(\text{NaCl})}{m_{sels\_totaux}} \times 100\% \]

Données pour cette étape

Masse de NaCl précipité : \(m(\text{NaCl}) = 4.8 \, \text{g}\)
Masse totale des sels résiduels : \(m_{sels\_totaux} = 7.5 \, \text{g}\)

Calcul

\begin{aligned} \text{Proportion de NaCl} &= \frac{4.8 \, \text{g}}{7.5 \, \text{g}} \times 100\% \\ \text{Proportion de NaCl} &= 0.64 \times 100\% \\ \text{Proportion de NaCl} &= 64\% \end{aligned}

Résultat

Le NaCl représente 64% de la masse totale des sels dissous dans cet échantillon d'eau de mer.

L'énoncé initial mentionnait "en supposant que le NaCl constitue 80% de la masse totale des sels dissous" comme une information générale, mais l'expérience des étudiants a permis de déterminer cette proportion pour leur échantillon spécifique, qui est de 64%. Cela indique que la composition des sels dans cet échantillon particulier diffère de la supposition générale, avec une part de NaCl moins importante.

Analyse du Sel Marin sur la Plage