[PDF] CORRIGÉ 24 avr. 2016 La composition

CHIMEIHIPIHSESIUneCScéraCHIMCEMIPCESUnCEeEcéraImHUanCEEEniqEustodblgiqE,EpiqEdovstbog'Evtopbvb.jjihqExEhysjitfbiEpgEOgvgtEUnecéramiqueestunmatériauco ntenantdes substance sessentiellementinorganiq uesetnonmétalliques,dontlespropriétéspro viennentd'unt raitementen température.Cesujetapourbut d'étudierprincipalementla chimied'oxydesutilisésdansdesapplicatio nscéra miqueshauteperformanceettraditionnelles.Ondécritunepileàcombustibledanslapartieproposéeci-dessous.niqEàbhiqExEu.d-gqvb-hiqExE.'1piEq.hbpiE1-Apartirdesinformatio nsduschéma, attribueretjustifierlechoixd elacath odeetdel'anodeauxélectrodes1et2,ainsiquelesensdecirculationdesélectrons.Ledihydrogènearriveparl'électrodedegauche,ilestoxydéenH2O:l'électrode1estl'anode.Ledioxygènearriveparl'électrodededroite,ilestréduitenH2O:l'électrode2estlacathode.Nouspouvonsdonccompléterainsileschémadelapile:2-Ecrirelesdemi-équationsélectroniquespourchaquecouplemisenjeu,quandlapiledébite.Ledihydrogènearriveparl'électrodedegauche,ilestoxydéenH2O:A2LfèEE'EE2EA:LolèE:E2EiNE''/é/é

CHEUnS

AK y = (J7V u7/ ç=ss/ V/ VuQvr/ Ž6=K/ ˆ g çyu v 7yu r'yu v mcmul v mcms 6 mc sur u7/ ç=ss/ (Õ=KK=Q6/ (/ i 6 g V/K= r/TrŽs/7t/ u7 TJurV/7t=6/ Ž6=K v immxmcmsai èÕ=KKQ=6/ VJ7tQ/7t s E (/ VuQvr/r yÕ/st V/ quÕQ7(Qqu=Qt (Õ=QKK/urs K/ (Žkut (/ KÕ/x/rVQV/r iuU 0/r=QtéQK utQK/ (/ rŽTŽt/r u7/ 7Juv/KK/ 5JQs V/ (Js=6/ . 0Q JuQc TJurquJQ . yJçç/ tJut tQtr=6/c QK 5=u(r=Qt 5=Qr/ (/ux tQtr=6/s TJur =vJQr (/s rŽsuKt=ts VJ7VJr(=7tsr Orr/urs sur K/ Tr/çQ/r tQtr=6/ . OquQv=K/7V/ (Q55QVQK/ ˆ (Žt/Vt/r .. 3KusQ/urs r=QsJ7s T/uv/7t [ustQ5Q/r K/ 5=Qt quÕQK 5=QKK/ 5=Qr/ TKusQ/urs tQtr=6/sr fJ77Ž/s g yJ7st=7t/ (/s 6=z T=r5=Qts g 4 v bcui 2rLéirçJKéi 3Jt/7tQ/K st=7(=r( (ÕJxy(JrŽ(uVtQJ7 g hKueahKSsU 1ea1qS6U yuqeayuSsU 0sNoqéa0qNuqé AqaAé :Nuéa:NS6U NqS6Ua1qNSKU O¡S)U éicoo mcmm mcus mcmbm mcoq mclo icqu 3rJ(uQt (/ sJKukQKQtŽ (/ KÕ;y(rJxy(/ (Õ=KuçQ7Quç hKSN1UuSsU g hKSN1UuSsU v hKueS=qU e u 1NéS=qU Ls v iriméuq TLs v uq 3rJ(uQt QJ7Qqu/ (/ KÕ/=u g q 1qNSKU v 1uNeS=qU e 1NéS=qU L/ v iriméis TL/ v is '=ss/ çJK=Qr/ (u VuQvr/ g 'SyuU v ouct 6rçJKéir oHdEbEIMIIPIHSESIMlqUg,CpqugCbEcéraéaHCPHUéPEMIEnUHAUIrECHIMEPPSHIMUnecHIMéUrMcaMrSIcUnePMEUMérmciqHMIPnMuUrPeHIMsMcaMuePMEHMctSPPoSdMCHICMEPSCUEneCSICcéEramICiCqanCusIutCSoEéamoCdCbEnuCmICSnrPlgIC,pCvEnmC,'.jCIutCaPICléaEuICSICvéntaEIuComIltEnqaIuCqanCatnmnuIP tCSIuChttIEnI uCdChuICSICmntgnarxCHICuayItCv nuICdClérrIPtIECItC

UUEéféPSnECmICléPtIPaCSsaPCEtnlmICulnIPtnfnqaICléPlIEPPtCUEolnuorIPtCmICmntgnarCItCuCrotmmaEOnIxMàofoEIPlICSICmsEtnlmIC-C1HA2 LCbnIEEIèC':N:Cim3A?SèC4C0otmmaEOnICSaCmntgnarC+èCêIlgPnq aIuCSICmsnPOoPnIaEèC,'..C:PuCaPCuéalnCSICunrUmnfnltnéPèClIEtnPIuCUEtnIuCSICmsEtnlmICéPtCotoComaSoIuCItClIEtnPuCtIErIuCréSnfnouCUéaECEIPSEICmIuCElléESuCnPtImmnOnhmIuèCuPuCqaICmICléPtIPaCulnIPtnfnqaICPICuéntClgPOoxCMCHIMEEPSUneEcIM:élarIPtC.C-CietEntCSICmsEtnlmICCbMlHMcengeUqMaMSnSMESoU,HrnMHPMpvp'MéarM.gaPPMjUhUInMjru,HEIPMEaPIMUPMIeceoanHMEtacUqePeUqMPanUrHcMxMcaMéSnacenHdM.yPIM.aomMfHrOHceUIMEPPaMaUMPU,HcMScSqHPnMcHMPqMEHMcengeUqMàEUMhrHoMcengIM-MéeHrrH1MéUrMraééHcHrMIPMrehePHMqePSracHdA2LMlHMES,HcééHqHPnMEHMPU,HccHIMaééceoanePIMEUMcengeUq MEaPIMcHIMaPPSHIMpè''M sMpè':MaMrHcaP oSMcHIMHNéc enanePIMqePeirHIMHP MjUInraceH3MaUM?aPaEa3MaUM4eqmam0HMHnMHPM?gePHdMA2LdMMlHMcengeUq3MI+qmcHMle3MaMéUrMPUqSrManqeêUHM4M-M)dMMlHMcengeUqMqSnacceêUHMrSahenMéHUMa,HoMctHaUMoedMMMHICmntgnarCEoOntCvIlCmsIaCIPCrnmnIaClnSICUéaECSéPPIECSIuCnéPuCmntgnarxCCM1) Ecrirel'équationL"èdelaréactiondulithiumavecl'eauenmilieuacideenprenantuncoefficientstoechiométriquede1pourlelithium.Encombinantlesdeuxdemi-équationsélectroniques,laréactionestlasuivante:nbLqèEE:EEA:LolèEE'EEnb:LolèEE:EE»EA2LfèEE2) Calculerlaconstanted'équilibredelaréactionEL"è.Laréactionest-elleattenduetotale?Onutiliselàaussil'unicitédupotentield'électrodeàl'équilibre:CCCCCCCCCCCHCCHICHCCCCCCCCCCCCHCCHICCCCCCCCCC(ÕJ g CCCCCCCCCCCCCCHCCHICHCCCCCCCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCHCCHICC 0JQt g CHICCCCCCCCHCCCCCCCC

CHICCCCCCCCHCCCCCCCCCCCU CHICCCCCC CCCCCHCCC è= rŽ=VtQJ7 /st qu=7tQt=tQv/c /KK/ /st tJt=K/r 3) Proposeruneinterprétationdel'assertion"Lelithiumréagitpeuavecl'eau».Silelithiumréagitpeu,c'estqu'ilyaunàt.-h4diEubjsvblgiE:laréactiond'oxydationdulithiumestsansdouteassezlente.MéHIrUSamPSenmIiqIUneunqsItIoSPenPIiqIsndPSnIbIoSccSldIoSPIidcIgmsomcEcInedPsEinSnPdc,II:élarIPtC,C-CietEntCSIuC4CêIlgPnqaIuCSICmsnPOoPnIaEC+CCbMlHMcengeUqMHInMérSIHPnMEaPIMcaMcengIégirHMsMUPHMoPoHPnranePMEHMctrErHMEHM"'MééqdM»cMHNeInHMécUIMEtUPHMoHPnaePHMEtHIéioHIMqePSracHIMoPnHPaPnMle3MEPnMHP,erPMz:MnenrHPnMécUIMEHMz9MHPMlez%dMMlHIMnreIMérePoeéaUNMqePSraUNMEUMcengeUqMIPnMEHIMacUqePIeceoanHIMàHNHqécHMxMcHMIéEUqiPHMEHMurqUcHMD{}e%zdjcz%)dlez%81dA2LdMMlHMIéEUqiPHMHInMmr+SMEaPIMUPMmr+HUrMsMmUcHnIMEaPIMcHêUHcMHInMa=UnSMEHMctaoeEHMIUcuUreêUHMkz}%{MsMè)9MHPMHNoiIMéarMraéérnMsMcaMInVogeqSnreHMEHMcaMrSaonePMoe(EHIIUIdA2LdM?HnnHMceNe,eanePMa,HoMEHMctHaUMqHnMHPMIcUnePMcHMcengeUqdMMCHIMEPSUEnPeMEcéréaémréiééeMrérééSUnréréHéIMEéréHémEMMMMquéMlHIMeqéUrHnSIM/h3M?a3MjcMHnM5HMIPnMérSoeéenSHIMéarMPHUnraceIanePMsMcaMogaUN3MéUeIMcHMcengeUqMHInMérSoeéenSMéarMEUMoarmPanHMEHMIEeUqM6az?%)MsMctSnanMEHMoarmPanHMEHMcengeUqdMA2LdMMlHMoarmPanHMEHMcengeUqMéUreueSMHInMnraPIurqSMHPMogcrUrHMéarMrSaonePMa,HoMctaoeEHMogcrg+EreêUHdMM4) EnconsidérantlaréactionL2ècommetotale,quelestlevolumeminimald'acidesulfuriqueà93%nécessairepourdissoudre1moledespodumène?Poursimplifieronconsidéreraqueles2aciditéssontfortes,c'estàdirequel'acidesulfuriquesecomportecommeundiacidefort.D'aprèsl'équation:{4SiO2.Al2O3.Li2O}+8H+=2Li++2Al3++4SiO2+4H2ObhEOogvEzEd.hEpiEA:Eà.gtE"Ed.hEpiEqà.pgd4jiEcommeH2SO4estconsidérécommeundiacide,4moldeH2SO4suffiront.

Orladensitédelasolutiond'acideestd=2:1Lpèsedonc2kg.Maisellecontientl'acideavecuneteneurmassiqueégaleà93%Donc93%delamassedelasolutionutiliséeestdel'acidesulfurique.Ilnousfaut4mold'acidesoitunemassem=4x98=392gCvEoe92E'E%D9oeE'EdLq.hgvb.jèEM.juE.jEgvbhbqitoEdLq.hgvb.jèE'Eoe92{%D9oeE'E32"EfE1Lpèse2kgilnousfautdoncunvolumeV(solution)=1x421/2000=0,21LP.gqEgvbhbqit.jqE%D2"EnEpoubpi}E5) Sousquelleformelesimpuretésprécipitent-elleslorsdelaneutralisationàlachaux?Pourquoilelithiumneprécipite-t-ilpaslorsdecetteétape?Sionneutraliseàlachaux,lachauxétantunebasequicontientdoncl'ionHO-,alorslescationsvontprécipitersouslaformep?1pt.'1piq.Sil'hydroxydedelithiumneprécipitepas,c'estparcequ'ilesttrèstrèssolubleenmilieuaqueux,mêmetrèsbasiquevisiblement.C'estunpeulamêmechoseavecl'hydroxydedesodiumNaOH(s),autrehydroxyded'unalcalin,trèssoluble.6) Lorsdel'étapedeprécipitationdesimpuretés,quel'onassimileraauxseulsionsaluminium,calculerlepHà atteindrepourcommenceràp récipiter lesions aluminiumainsiquelepHàatteindrepourprécipiter99,9%desionsaluminiuminitialementprésents(onconsidéreraunesolutioninitialecontenantdesionsLi+à0,1mol.L-1etl'impuretéAl3+àhauteurde1%enquantitédematière;onnégligeraladilution).EtudionslaprécipitationdesionsAl3+:ilyena1%delaquantitédematièredeLi+,soit:80hoe:=%E'E%D%"E'E%D"E'E"%NoeEd.h}nN"}ECvE0hLéAèoeLqèEoààotokvEqbEhiElg.vbijvEtsouvb.jjihE)Eoqq.ubsExEhoEtsouvb.jEE0hLéAèoeLqèEE'E0hoe:EE:EEoeEAéNEEEEovvibjvEhoEVohigtE(q}EDoncquandlesionsAl3+commencentàprécipiter:Q0=[Al3+]0.[OH-]3=Ksetcommeilscommencentjusteàprécipiter:[Al3+]0=[Al3+]Ainsi:10-3.[OH-]3=Ks=10-3310-3.[OH-]3=Ks=10-33

8éAN=oeE'E"%Noe%EEE8éAN=E'E"%N"%EEd.h}nN"Ecomme[H+].[OH-]=Ke=10-14,onendéduitque:[H+]=10-4mol.L-1ivEàotEqgbviE,EàAE'ENn.fL8A:=èEEEàAE'E3ELorsque99,9%desions serontprécipi tés,r aisonnonsd elamêmefaçoni lenrestera0,01%ensolutionsoit:80hoe:=%E'E%D%%"E'E%D%%"E'E"%N/Ed.h}nN".L'équilibredeprécipitationseraforcémentatteint,donc:Ainsi:10-6.[OH-]3=Ks=10-33[OH-]3=10-278éAN=oeE'E"%N25EE8éAN=E'E"%N9EEd.h}nN"Ecomme[H+].[OH-]=Ke=10-14,onendéduitque:[H+]=10-5mol.L-1ivEàotEqgbviE,EàAE'ENn.fL8A:=èEEEàAE'E6ELPEucnoHScqPEUPEasq,sIeEPMqEISEuHe-HMlE-PIEMHaIoaPEUcSMEagPcIOEècEMHaIosasqlEPMqEUPEagHnUnPEUPE't:EeHaOL'NE1E:'3?EPqEUPE'tNEeHaOL'NE1EN''3?OE7) Lecarbonatedelithiumest-ilplusoumoinssolublequelecarbonatedesodium?Justifier.Silecarbonatedesodiumestutilisépourfaireprécipiterlecarbonatedelithium,celaveutdirequehiEuot-.joviEpiEhbv?bgdEiqvE-iogu.gàEd.bjqEq.hg-hiElgiEhiEuot-.joviEpiEq.pbgd.8) Ecrirel'équationdelaréactionLoeèdedissolutionducarbonatedelithium.Transforméparl'acidechlorhydrique,lecarbonatedelithiumpasseensolution:nb2LcéoeèLqèE:E2A:E'E2nb:E:EA2éE:Ecé2LfèEMé

stoodblégé,tolpvopbé'bé.bjolpMsMzèvM;MxMMéhvllbléxtUvMjblégékMxMp3'Mhdqc(pMQM?MxMpz3'Mhdqc(pMQM%MxMp"3'Mhdqc(pMQM?cMxM):3:Mhdqc(pMkz}%{MxMèvMhdqc(péésbolMpdé'yfobéltUfpMtoé'yvOM'bélfUàfjM-fbé1éAn2éboéxvllbégM[MzMMLjt'fMpé'béltUfèMUMpdé1é':,éxMjcà%k1)àI1MxM;IM-Mpdp'())MMLtpbopMbUlélpvo'vj'é1é':,ébpéNméié3égéMle]àaê1KleàI1MxM(M)3'MçMMk]àaê1Kkzàh1MxM'3'MçM?czàh1K?c(àaê1MxMp3{MçMC:PuCaPCuéalnCSICunrUmnfnltnéPèCéPCatnmnuIEClIuCvmIaEuCSICUétIPtnImCuaECmsIPuIrhmICSaCuayItCqaImmIuCqaICuénIPtCmIuCUguIuCSIuCIuU)lIuCItCmCtIrUoEtaEIxCC àQ7 (u VJrrQ6ŽC

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