Ammoniac dans une rivière : un exercice de chimie de 5 points
Le deuxième exercice du bac 2025 de physique-chimie en Asie (jour 1) compte 5 points et se traite en 53 minutes environ. Il part d'une question concrète : une eau de rivière est-elle polluée par l'azote ammoniacal ? Ses 8 questions mobilisent l'acide-base au sens de Brønsted, le schéma de Lewis, la dilution et le titrage conductimétrique, jusqu'à une conclusion chiffrée.
Acide, base et schéma de Lewis (Q1 et Q2)
La définition attendue est courte : un acide selon Brønsted est une espèce capable de céder un ion H+. Ici, l'ion ammonium NH4+ est l'acide et l'ammoniac NH3 sa base conjuguée. Pour le schéma de Lewis, on part des configurations électroniques : l'azote a 5 électrons de valence, il forme 3 liaisons avec les atomes d'hydrogène et garde un doublet non liant. L'oublier est l'erreur la plus fréquente, car l'azote ne respecte alors plus la règle de l'octet.
Diagramme de prédominance (Q3 et Q4)
La frontière du diagramme est placée à pH = pKA = 9,22 : l'ion ammonium prédomine en dessous, l'ammoniac au-dessus. L'échantillon ayant un pH de 7,2, c'est l'ion ammonium qui prédomine. Le corrigé montre en complément que l'ammoniac ne représente alors qu'environ 1 % des espèces, ce qui justifie de le négliger ensuite.
Dilution et verrerie (Q5)
Pour une dilution au dixième d'un volume final de 50,0 mL, la conservation de la quantité de matière donne un prélèvement de 5,0 mL. Le choix de la verrerie doit être justifié : pipette jaugée de 5,0 mL et fiole jaugée de 50,0 mL, car la précision exige de la verrerie jaugée. Le bécher sert à prélever la solution mère sans plonger la pipette dans le flacon.
Titrage conductimétrique (Q6 et Q7)
C'est le cœur de l'exercice. Avant l'équivalence, chaque ion hydroxyde versé consomme un ion ammonium et apporte un ion sodium spectateur : tout se passe comme si Na+ remplaçait NH4+. Comme sa conductivité molaire ionique est un peu plus faible, la conductivité diminue légèrement. Après l'équivalence, les ions Na+ et HO- s'accumulent et la conductivité augmente nettement. Oublier l'ion spectateur empêche d'expliquer la faible pente initiale. Le volume équivalent, V1E = 11,0 mL, se lit à l'intersection des deux droites modélisant les portions rectilignes, et non au minimum de la courbe.
Conclusion sur la pollution (Q8)
La relation à l'équivalence, une mole pour une mole, donne une concentration en ion ammonium de 1,93 × 10-5 mol·L-1, puis une concentration en masse d'environ 0,35 mg·L-1. Cette valeur dépasse le seuil de 0,10 mg·L-1 : l'eau est polluée. Le piège consiste à réutiliser le facteur 10 de la dilution, qui concernait la solution titrante et non l'échantillon d'eau.
Conseils
Pour un titrage conductimétrique, dressez un petit tableau des ions présents avant et après l'équivalence, puis comparez les conductivités molaires ioniques. Dans une démarche finale, présentez les étapes une par une et terminez par une comparaison explicite avec le seuil. Le corrigé gratuit détaille chaque question, figures comprises.