Exercice 10 - Établir et exploiter un diagramme de prédominance 4

Données à 25 °C :

• pK_A des couples acide/base associés au dioxyde de carbone dissous (CO₂, H₂O)(aq) : (CO₂, H₂O)(aq)/HCO₃⁻(aq) : pK_A1 = 6,4 ; HCO₃⁻(aq)/CO₃²⁻(aq) : pK_A2 = 10,3. 
  
  

Régulation de l'acidité 
Dans un aquarium, le pH de l'eau est une grandeur à surveiller. Sa valeur doit rester proche d'une valeur optimale qui dépend des espèces vivantes présentes. Pour l'aquarium récifal, le pH optimal vaut 8,1.

En journée, la photosynthèse végétale augmente naturellement le pH, qui diminue ensuite pendant la nuit. Les différentes espèces vivantes de l'aquarium peuvent s'acclimater à des variations de la valeur du pH si elles restent faibles. 
Q1. Indiquer ce qui peut être mis en œuvre si la valeur du pH devient trop élevée dans l'aquarium.

On peut considérer que l'eau de l'aquarium se comporte comme une solution tampon. 
Q2. Citer les propriétés d'une solution tampon. Justifier l'utilisation d'une telle solution dans l'aquarium récifal. 

Un diffuseur permet de réguler précisément la valeur du pH de l'aquarium en injectant au besoin du dioxyde de carbone à l'état gazeux dans l'aquarium. 
Le dioxyde de carbone, CO₂(g), se dissout faiblement dans l'eau de l'aquarium. Il devient du dioxyde de carbone dissous (CO₂, H₂O)(aq) qui peut se dissocier partiellement en ions hydrogénocarbonate HCO₃⁻(aq) et en ions carbonate CO₃²⁻(aq).

Q3. Indiquer, parmi les espèces acido-basiques associées au dioxyde de carbone dissous, celles qui sont des acides de Brönsted et celles qui sont des bases de Brönsted. 
Q4. En précisant la démarche suivie, indiquer, parmi les espèces acido-basiques associées au dioxyde de carbone dissous, celle(s) qui prédomine(nt) dans l'aquarium récifal. 
Le squelette et la coquille des coraux sont constitués de calcaire, c'est-a-dire de carbonate de calcium CaCO₃(s), qui se forme suivant une transformation modélisée par l'équation de réaction suivante :

\(\mathrm{Ca^{2+}(aq)+CO_3^{2-}(aq)\rightarrow CaCO_3(s)}\).

Q5. Expliquer pourquoi l'utilisation d'un diffuseur de CO₂ dans l'aquarium peut freiner la formation du squelette et de la coquille des coraux. 

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