Bac Physique-Chimie · Asie septembre 2025 · Réf. 25-PYCPE4

Exercice 3 — Dosage du phosphore dans une eau de piscine

Espèces acido-basiques du phosphore, spectrophotométrie (couleur, Beer-Lambert), gamme étalon et contrôle qualité.
4 points · 7 questions · Exercice 3 / 3

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Exercice 3 — Dosage du phosphore dans une eau de piscine (4 points)

La pollution au phosphore favorise la prolifération d'algues. On effectue un contrôle qualité de l'eau. Espèces phosphorées : PO₄³⁻, HPO₄²⁻, H₂PO₄⁻, H₃PO₄.

Couples : H₃PO₄/H₂PO₄⁻ pKₐ₁=2,1 ; H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻ pKₐ₂ ; HPO₄²⁻/PO₄³⁻ pKₐ₃ (à lire figure 1 : pKₐ₂≈7,2 ; pKₐ₃≈12,5).

Spectrophotométrie : espèces incolores → on ajoute un réactif formant un composé coloré. Figure 2 : A max vers λ≈700 nm ; cercle chromatique (rouge 700 nm ↔ cyan/bleu-vert 500 nm).

Gamme étalon : S₀ à C(S₀)=3,67×10⁻³ mol·L⁻¹ (KH₂PO₄, M=136 g·mol⁻¹, fiole 200 mL). Dilution ×100 → S. Solutions filles (fiole 25,0 mL + 5,00 mL réactif) : C=0/0,50/1,00/1,50/2,00 mg·L⁻¹ ; A=0,000/0,080/0,162/0,231/0,311.

AC (mg·L⁻¹) 0,30 1,02,0 A = k·C (droite ∝, k = 0,156 L·mg⁻¹)
Droite d'étalonnage A = f(C), passant par l'origine → A = k·C (Beer-Lambert). Pente k = 0,311/2,00 ≈ 0,156 L·mg⁻¹.

Eau de piscine : filtrat V=5,00 mL + 5,00 mL réactif dans fiole 25,0 mL ; A_eau=0,075. Qualité : 0,05–0,2 bonne ; 0,2–0,5 passable ; 0,5–1,0 mauvaise ; >1,0 très mauvaise.

Q1. pKₐ₂ et pKₐ₃ (figure 1). Q2. Diagramme de prédominance ; espèce majoritaire à pH=7,0. Q3. λ de réglage + couleur du composé. Q4. Montrer m ≈ 100 mg. Q5. Protocole de dilution ×100 (S). Q6. A = k·C ; vérifier k = 0,156 L·mg⁻¹. Q7. Qualité de l'eau de piscine.
📖Le contexte (énoncé)
📋 ÉNONCÉ (mot pour mot)
On réalise un contrôle qualité d'une eau de piscineLe phosphore favorise les algues. On dose les « espèces phosphorées » par spectrophotométrie après coloration, et on compare à une échelle de qualité. pour le phosphore : d'abord les formes acido-basiques du phosphore et l'espèce majoritaire, puis un dosage spectrophotométrique (couleur, loi de Beer-Lambert, gamme étalon) pour conclure sur la qualité de l'eau.
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