ELABORATION DE L’ALUMINIUM

La bauxite est le minerai le plus utilisé pour produire l’alumineAl2O3 dont l’électrolyse à l’état fondu permet d’obtenir l’aluminium.
Elle contient 40 à 60%, en masse, d’alumine sous la forme hydratée hydrargillite Al(OH)3, mais aussi 10 à 20% d’oxyde de fer(III) hydraté Fe(OH)3 et de la silice.
La première étape de la préparation de l’alumine est sa séparation des autres constituants du minerai. Industriellement on utilise le procédé Bayer mis au point en 1887.

L’ion aluminium en présence d’ions hydroxyde forme un précipité blanc selon l’équation :
Al3+(aq) + 3 OH((aq) = Al(OH)3(s)

1. Donner l’expression du quotient de réaction Qr1. 2. Sachant que la constante d’équilibre K1 = 1032, en déduire la concentration en ions hydroxyde puis celle en ions oxonium et enfin le pH à l’apparition du précipité dans une solution de concentration [Al3+] = 0,01 mol/L.

Ce précipité, en présence d’un excès d’ions hydroxyde, forme un ion complexe [Al(OH)4]( soluble et incolore selon l’équation :
Al(OH)3(s) + OH((aq) = [Al(OH)4]( (aq)

3. Donner l’expression du quotient de réaction Qr2. 4. Sachant que la constante d’équilibre K2 = 10, en déduire la concentration en ions hydroxyde puis celle en ions oxonium et enfin le pH à la disparition du précipité dans une solution de concentration [[Al(OH)4](] = 0,01 mol/L. 5. Sur un axe gradué en pH, positionner les deux valeurs de pH trouvées et repérer le domaine d’existence du précipité.

L’ion fer(III) en présence d’ions hydroxyde forme un précipité rouille selon l’équation :
Fe3+(aq) + 3 OH((aq) = Fe(OH)3(s)

6. Donner l’expression du quotient de réaction Qr3. 7. Sachant que la constante d’équilibre K3 = 1038, en déduire la concentration en ions hydroxyde puis celle en ions oxonium et enfin le pH à l’apparition du précipité dans une solution de concentration [Fe3+] = 0,01 mol/L. 8. Sur un axe gradué en pH, positionner cette valeur de pH et repérer le domaine