Détartrage d’une cafetière corrigé

L’entartrage des cafetières ou des canalisations d’eau est dû à la formation d’un dépôt solide de carbonate de calcium CaCO₃ (s) lié au chauffage de l’eau. Pour éliminer le tartre, on utilise l’acide sulfamique de formule H₂N – SO₃H (s). Dans un premier temps, on fabrique une solution en dissolvant l’acide sulfamique dans de l’eau tiède. Lorsqu’on fait passer cette solution dans la cafetière, on observe une élimination du dépôt blanchâtre de tartre : les ions carbonate sont transformés en ions hydrogénocarbonate. L’hydrogénocarbonate de calcium est soluble dans l’eau, ce qui en permet l’élimination. Dans certains cas, on observe également un dégagement gazeux.

1. Donner la formule de la base conjuguée de l’acide sulfamique (le proton impliqué dans le couple est en caractère gras). Ecrire la formule du couple de l’acide sulfamique ainsi que la demi-équation acido-basique correspondante.
2. Lors de sa dissolution dans l’eau, l’acide sulfamique réagit avec l’eau. Ecrire l’équation de cette réaction. Quelle est l’espèce acide présente après la réaction ?
3. Cette espèce réagit avec les ions carbonate du tartre. Quels sont les couples acide/base mis en jeu dans cette réaction ? Ecrire l’équation de la réaction.
4. Les ions hydrogénocarbonate, obtenus précédemment, peuvent réagir avec les ions oxonium encore éventuellement présents en solution. Ecrire l’équation chimique de cette réaction. Cette réaction permet-elle d’expliquer le dégagement gazeux observé dans certains cas ? Quelle est la condition nécessaire pour qu’elle se produise ?

Données : HCO₃^-/CO₃^2- ; CO₂,H₂O/HCO₃^-; H₃O⁺/H₂O