Activités d'Investigation Contextualisées
Contrôle du pH des eaux de lavage automobile, causticité du ciment et neutralisation d'acides avant rejet.
Contrôle du pH des Eaux de Lavage d'Atelier
Situation Professionnelle
Dans une station de dégraissage et lavage de châssis automobile, le nettoyant alcalin utilisé génère des eaux d'effluent avec un $\text{pH} = 11{,}5$. La réglementation municipale interdit tout rejet à l'égout si le pH dépasse $8{,}5$.
Travail à réaliser
1. Nature de la Solution (Compétence S'approprier) : Indiquer la nature (acide, neutre ou basique) de l'effluent ($\text{pH} = 11{,}5$) et nommer les ions prédominants dans cette solution.
2. Effet de la Dilution (Compétence Analyser) : Expliquer comment varie le pH si l'on ajoute un très grand volume d'eau distillée dans la cuve de rétention.
3. Solution de Traitement (Compétence Valider) : Proposer une méthode chimique pour ramener rapidement le pH à $7,0$ avant d'autoriser la vidange.
Voir le corrigé rédigé complet de l'Activité 1
1. Comme $\text{pH} = 11{,}5 > 7$, la solution est **fortement basique**. Les ions prédominants sont les ions **hydroxyde $\text{HO}^-$**.
2. Lors d'une dilution à l'eau, le pH **diminue** et se rapproche de $7,0$ par valeurs supérieures.
3. Pour ramener rapidement le pH à 7, il faut effectuer une **neutralisation** en ajoutant progressivement une solution acide diluée (ex: acide chlorhydrique).
Basicité du Ciment & Prévention des Brûlures
Situation Professionnelle
Sur un chantier de maçonnerie, la gâchée de ciment frais présente un pH mesuré au papier pH de $\text{pH} \approx 12{,}5$ en raison de la formation de chaux éteinte $\text{Ca(OH)}_2$. Un maçon travaillant à mains nues ressent de vive d'irritations et des rougeurs.
Questions d'Investigation
1. Caractérisation du Ciment (Compétence S'approprier) : Confirmer la nature acide ou basique du ciment frais ($\text{pH} = 12{,}5$).
2. Causticité cutanée (Compétence Analyser) : Expliquer pourquoi les ions hydroxyde $\text{HO}^-$ saponifient les lipides de la peau et provoquent des brûlures chimiques graves.
3. Gestes de Secours (Compétence Valider) : Rédiger la consigne immédiate de secourisme à appliquer sur le chantier pour rincer la peau atteinte.
Voir le corrigé de l'Activité 2
1. Comme $\text{pH} = 12{,}5 \gg 7$, la gâchée de ciment frais est **très fortement basique (alcaline)**.
2. Les ions $\text{HO}^-$ réagissent avec la couche graisseuse protectrice de l'épiderme, provoquant la destruction des cellules et des brûlures profondes.
3. Rincer immédiatement et abondamment les mains à l'eau claire pendant **au moins 15 minutes** et porter des gants étanches en nitrile/caoutchouc.
Neutralisation d'un Bain d'Acide de Décapage
Situation Professionnelle
Un technicien doit traiter un bac usagé d'acide chlorhydrique ($\text{pH} = 1{,}0$) ayant servi au décapage de tubes en cuivre. Il verse progressivement une solution de soude ($\text{pH} = 13,0$) sous agitation tout en mesurant le pH au pH-mètre.
Questions & Réaction de Neutralisation
1. Évolution du pH (Compétence S'approprier) : Indiquer comment varie la valeur du pH dans le bac lors de l'ajout progressif de soude.
2. Équation Bilan (Compétence Analyser) : Écrire l'équation-bilan de la réaction chimique entre les ions $\text{H}^+$ et $\text{HO}^-$.
3. Point d me Neutralisation (Compétence Valider) : À quelle valeur précise de pH le technicien doit-il arrêter l'ajout de soude pour que le rejet soit 100% conforme ?
Voir le corrigé de l'Activité 3
1. Lors de l'ajout de la base (soude), le pH **augmente** progressivement de 1,0 vers 7,0.
2. Équation de neutralisation : $\text{H}^+ + \text{HO}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$ (formation de molécules d'eau neutres).
3. Il doit stopper l'ajout exactement lorsque le **$\text{pH} = 7{,}0$** (point de neutralité absolue).