EXO 1 BAC CHIMIE CORRIGE PILE Cu Ag

CORRECTION

(énoncé:ici) 

1-      Montage de la pile :

2-     Quotient de réaction initial :

Q_R,i=  [Cu²⁺]i / [Ag⁺]²_i= (0.100/0.200)²=2.5

3- Sens de l'équation : Q_R,i < K donc la réaction est dans le sens direct  :

2Ag⁺ + Cu = 2 Ag + Cu²⁺

4-     D'après l'équation de la réaction, il y a une oxydation anodique du cuivre : donc l'électrode de cuivre est l'anode (-)   Cu = Cu²⁺ + 2 e ^–

Et il y a une réduction cathodique des ions Ag⁺ : donc l'électrode d'argent est

la cathode (+)   Ag⁺ + e ^- = Ag

5-     Dans le pont ionique : les charges positives (cations) vont vers la solution contenant les ions  Ag⁺ pour neutraliser la solution car il y a perte des ions Ag⁺. Les charges négatives vont vers la solution contenant les ions Cu²⁺ car il y a augmentation de charges (+) Cu²⁺.

Exemple de pont ionique : le pont salin  K⁺,Cl^-.

6-     Exprimer le quotient de réaction Q_r en fonction des quantités de matière de Cu²⁺, n(Cu²⁺), de Ag⁺, n(Ag⁺) et du volume V à un temps t.

Q_R = [Cu²⁺]/[Ag+]² =(n_Cu2+./V)/(n_Ag+² /V² )= n_Cu2+ . V / n_Ag+²

7-     Exprimer l'avancement x de la réaction en fonction du temps t.

Q_R=2 .x. F = I .∆t = I. t     il vient  x = I.t / (2F)

8-     Calculer x et en déduire la valeur de Q_r aux temps : 1h, 2h, 3h et 4h.

I doit être exprimé en ampère et t en seconde pour obtenir x en mol.

Tableau d'avancement:2Ag⁺+   Cu=      2 Ag  +Cu²⁺

At=0                           n₁            n₂           n₃         n₄

A t               n₁ – 2x            n₂ –x      n₃ + 2x  n₄+ x

Comme  Q_R = n_Cu2+ . V / n_Ag+²

et  n_Cu2+=n₄+x   et n_Ag+=n₁-2x

Il vient alors : Q_R = (n₄+x ) / (n₁-2x)²  =  (0.02+x).0.2 / (0.04-2x)²

9-     Comment évolue Q_r au cours du temps ? Justifier la réponse. Tracer Q_r = f ( t ). Interpréter l'allure de la courbe obtenue en la comparant aux courbes habituellement obtenues en cinétique chimique.

       Q_R  augmente vers la valeur de K puisque sens direct de l'équation.

Q_R = f (t )  ne ressemble pas aux courbes de cinétique chimique. En effet Q_R est une fonction non simple. Q_R est un quotient de concentrations évoluant de manière affine en fonction du temps.

10-

n_Cu = n₀ –x = m / M – x            n_Cu= 63,5/ 63,5 – 3,7.10^-3 = 0,996 mol

Il vient : m_Cu= n_Cu . M     m_Cu = 63,26 g

 n_Ag = n₀ +2x = m / M +2 x            n_Ag= 54,00/ 107,9 – 2 . 3,7.10^-3 = 0,5079 mol

Il vient : m_Ag= n_Ag . M     m_Ag = 54,80 g

11- .

x_max =  0,02 mol    donc Q= 2 . x_max . F = 0, 02. 96,5.10³ = 3860 C

12-

Q_max = 2x_max.F = I.∆t    alors ∆t = (2x_max.F / I)      ∆t = 19300 s  soit 5h et 21 min

13- 

      Q_r ;f  = K = 4.10¹⁵ car le système évolue jusqu'à la valeur de la constante K. Cette valeur est trop           grande pour la placer sur le graphe !

stephy72................................www.intellego.fr

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