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20 jui 2007 · On se propose d'étudier une pile électrochimique dont la représentation est donnée par Zn(s)ZnSO4(aq)CuSO4(aq)Cu(s)
Quels phénomènes peuvent limiter Cinétiquement une réaction électrochimique ?
migration des ions sous l'influence du champ électrique diffusion des ions due au gradient de concentration que provoq ction à l'électrode : voir exercice du TD convection due à toute forme d'agitation (mécanique,…) e ces transferts peut être le processus cinétiquement limitant.Comment fonctionne une pile électrochimique ?
La pile électrolytique
L'application d'un courant à la réaction par le biais d'électrodes provoquera une oxydation à une électrode et une réduction à l'autre électrode. Le courant, qui est un flux d'électrons, fournit de l'énergie et fait pencher l'équilibre de la réaction d'un côté.- Science et technique des transformations réciproques de l'énergie chimique et de l'énergie électrique. L'électrochimie analyse les liens qui existent entre la chimie et l'électricité. Elle constitue la base théorique des processus d'oxydoréduction, de corrosion et d'électrolyse.
Corrigés d'exercices d'oxydoréduction : TD Echi1-1 et TD Echi1-2 TD Echi1-1 : Exercice 3 : Stabilité du cuivre (+I) par précipitation CorrectionTD15:Conversiond'éne rgieéle ctr o-ch imiqueBlaisePascal,PT2019-2020
L'ionlithiu mjoueiciunrôleanalogueàcel uijouéparH ensolut ionaqueuse.L'équationglobaledefonctionn ementestdonc
MnO 2 +Li +Li!!"LiMnO 2 +Li quise simplifieen MnO 2 +Li!!"LiMnO 23Lesdeux espècesquir éagissentsontdeuxsolides ,physique mentséparésendeuxélectro des.Lerôled upontsalin
étantd'empêch erlesréactifsd'êtreencontactdire ct,iln'e stpasnécessaireici.4D'aprèslaloideNernst ,lepote ntield el'ano de(électrodedelith ium)v aut
E Li =E 1 +0,06log[Li Demême ,lepotentieldel acathod e(électrodedeMnO 2 )vau t E MnO 2 =E 2 +0,06log[LiAinsi,lafémdela pilees t
U=E MnO 2 !E Li soitU=E 2 !E 1 =3,68V.5Àpar tirdel'équationàl 'élec trodedelithium,onconstateq uel orsquelaréaction(totale)estterminéela quantit é
dematiè rend'électronsàavoirtransitédansleci rcu itestégaleàla quantitédematièredelit hiuminiti alement
introduite.Onendéduitlacapacité,c' est-à-d irelac hargetotalepouvanttransi terdans lecircuit,
C= m Li M Li #N A #e=3,2·10 4C=9,0A·h.
Pourlaconv ersion: 1C=1A#1s=1A#
1 3600h= 1 3600
A·h.
Exercice3:Stabilisationducuivre(I)parprécip itation [2|2]1CoupleCu
/Cu:Cu +e =Cudonc E=E 1 +0,059log[Cu ]d'oùE fr =E 1 +0,059log1=0,52V.CoupleCu
2+ /Cu :Cu 2+ +e =Cu donc E=E 2 +0,059log [Cu 2+ [Cu d'oùE fr =E 2 +0,059log1=0,16V.Onendé duitl esdiagrammesdeprédomin ance:
E 0,52V CuCu 0,16V Cu Cu 2+Onobser vequeCu
possèdedeuxdomainesd isjoints:iles tdoncinstable.2L'équationdedissolutiondup récip itéd'ioduredecuivres'écrit CuI=Cu
+I .Les demi- équationsdescouples oùle préci pitéapparaîtfontnécessairementi ntervenirl'ionI ,ets'écrivent CuI+e =Cu+I etCu 2+ +I +e =CuI.3Pourlescou plesimpli quantleprécipité,l aloideNernsts'écrit
E=E 3 +0,059log 1 [I etE=E 4 +0,059log [Cu 2+ ][I 13/10ÉtienneThibierge,13ma i2020,www.etienne-thibierge.fr
CorrectionTD15:Conversiond'éne rgieéle ctr o-ch imiqueBlaisePascal,PT2019-2020Commelepréci pitéCu Iestparhypothèseprésent(sinon écrireles demi-équ ationsn' auraitaucunsens!),laconcen-
tration[I ]peutêtrerel iéeauproduitd esolubilité, [Cu ][I ]=K s donc[I K s [CuPourrelie rlespotentielsstandar dlesunsau xautres,utilisonsl'unicitédu potentielensolution.D 'abord,
E=E 1 +0,059log[Cu ]=E 3 +0,059log 1 [I etenin trodu isantleproduitdesolubilité E 1 +0,059log[Cu ]=E 3 +0,059log [Cu K s cequ ipermetd'id entifier E 3 =E 1 !0,059pK s =!0,14V.Demême ,
E 2 +0,059log [Cu 2+ [Cu =E 4 +0,059log [Cu 2+ ][I =E 4 +0,059log [Cu 2+ ]K s [Cu d'oùparide ntificat ion E 4 =E 2 +0,059pK s =0,82V.4Traçonslesdiagrammes deprédomi nancepourlescouplesimpl iquantl eprécipité.
E !0,14V CuCuI 0,16V CuI Cu 2+Lesdeux domainesdestabi litéducuivreauno+I,ceuxdu précipité,s ontmaint enantsuperposés.Leprécipitéest
doncstable ,ouend'autrestermesl ecu ivre( I)aétéstabiliséparpréci pitation.Exercice
Exercice4:Purificationdunickel[2|1|]
1Lenmaximalapparaissantd anslaconfigurationestdonc4,etle nickelset rouvedan sla8
e colonnedublocd (2colonn esdansleblocs).Sacon figurati onestdonc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 Onpeut s'attendreauxdegrésd'oxydation+II (pertedesélectrons4s 2 )ou+I II(pertedetroisélect rons3dqui donneraitunesous-coucheàd emi-remp lie).2Lesc hémadel'électrolys eurest représentéfigure8.Lesulfatedesodiumlibèredesi onsNa
etSO 2- 4 quirendent lasolut ionconductricemaisson tinerteschimiquement:ce sontde sionsspect acteurs.3Voirfigure3.E nl'absencedep ré cisions urlesconcentrations,onsuppos equele spotentielsàcourantnulsont
égauxauxpote ntiels standard.SeulelaréductiondeNi 2+ enNidonn eli euàunpalierd edi!usioncarlesaut res espècessontsolides. Leni ckelétanttrèsmajori tairedanslabar reàpurifier,s eulelacourberelativeaucoupleNi 2+ /Nies tàconsidér er pouridenti fierlesréactions.Ainsi,àlacatho deilyaréd uctiondeNi 2+ enNietà l'an odeily aox ydationdeNien Ni 2+ Rappelonsquelorsqu'unee spèceestt rèsminoritairedevantuneautre,l enombred'électronsq u'ellelibèreouconsommeestn égli geable.Laréactionquial ieusedéte rmineralorsuniquementàpartir
descourbes relativesauxespèces majoritaires,etlescourbesd esespè cesminoritairess'inter prètent
4/10ÉtienneThibierge,13mai2020, www.etienne-thibierge.fr
Exercice 4 : Quantité d'électricité débitée par une pile Argent-Zinc CorrectionTD15:Conversiond'éne rgieéle ctr o-ch imiqueBlaisePascal,PT2019-2020
Commelepréci pitéCu Iestparhypothèseprésent(sinon écrireles demi-équ ationsn' auraitaucunsens!),laconcen-
tration[I ]peutêtrerel iéeauproduitd esolubilité, [Cu ][I ]=K s donc[I K s [CuPourrelie rlespotentielsstandar dlesunsau xautres,utilisonsl'unicitédu potentielensolution.D 'abord,
E=E 1 +0,059log[Cu ]=E 3 +0,059log 1 [I etenin trodu isantleproduitdesolubilité E 1 +0,059log[Cu ]=E 3 +0,059log [Cu K s cequ ipermetd'id entifier E 3 =E 1 !0,059pK s =!0,14V.Demême ,
E 2 +0,059log [Cu 2+ [Cu =E 4 +0,059log [Cu 2+ ][I =E 4 +0,059log [Cu 2+ ]K s [Cu d'oùparide ntificat ion E 4 =E 2 +0,059pK s =0,82V.4Traçonslesdiagrammes deprédomi nancepourlescouplesimpl iquantl eprécipité.
E !0,14V CuCuI 0,16V CuI Cu 2+Lesdeux domainesdestabi litéducuivreauno+I,ceuxdu précipité,s ontmaint enantsuperposés.Leprécipitéest
doncstable ,ouend'autrestermesl ecu ivre( I)aétéstabiliséparpréci pitation.Exercice
Exercice4:Purificationdunickel[2|1|]
1Lenmaximalapparaissantd anslaconfigurationestdonc4,etle nickelset rouvedan sla8
e colonnedublocd (2colonn esdansleblocs).Sacon figurati onestdonc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 8 Onpeut s'attendreauxdegrésd'oxydation+II (pertedesélectrons4s 2 )ou+I II(pertedetroisélect rons3dqui donneraitunesous-coucheàd emi-remp lie).2Lesc hémadel'électrolys eurest représentéfigure8.Lesulfatedesodiumlibèredesi onsNa
etSO 2- 4 quirendent lasolut ionconductricemaisson tinerteschimiquement:ce sontde sionsspect acteurs.3Voirfigure3.E nl'absencedep ré cisions urlesconcentrations,onsuppos equele spotentielsàcourantnulsont
égauxauxpote ntiels standard.SeulelaréductiondeNi 2+ enNidonn eli euàunpalierd edi!usioncarlesaut res espècessontsolides. Leni ckelétanttrèsmajori tairedanslabar reàpurifier,s eulelacourberelativeaucoupleNi 2+ /Nies tàconsidér er pouridenti fierlesréactions.Ainsi,àlacatho deilyaréd uctiondeNi 2+ enNietà l'an odeily aox ydationdeNien Ni 2+ Rappelonsquelorsqu'unee spèceestt rèsminoritairedevantuneautre,l enombred'électronsq u'ellelibèreouconsommeestn égli geable.Laréactionquial ieusedéte rmineralorsuniquementàpartir
descourbes relativesauxespèces majoritaires,etlescourbesd esespè cesminoritairess'inter prètent
4/10ÉtienneThibierge,13mai2020, www.etienne-thibierge.fr
BLAISEPASCAL
PT2019-2020
TD15-Él ec tro chimieCorrection
Conversiond'énergie
électro-chimique
RévisionsdePTSI
Exercice1:Pileargent-z inc[1|2]
1Laf. é.m.delapileestlad i!érenceentrelespote ntielsredoxdes deuxélect rodes,quisontdonnésparlaloide
Nernst.PourlecoupleAg
/Ag, E Ag /Ag =E Ag /Ag +0,059logc=0,76V etpourl ecoupleZn 2+ /Zn, E Zn 2+ /Zn =E Zn 2+ /Zn 0,059 2 logc =!0,78V, d'oùondédui tl af.é.m.delapile(for cémen tpositive), fém=E Ag /Ag !E Zn 2+ /Zn =1,53V.Ausein ducircuitél ectriq ue,lesélectronsmigrent versl'électrodedepotentielleplusé levé:c'e stdoncàcette
électrodequ'alieularéducti on(consommationd 'électrons),q uiestd onclacathode.Onendéduitqu edanscette
pilel'électroded'argentestlacathodealorsqu el'électrodedezin cestl'ano de.2Aunive audelacathoded'arge nt,
Ag (aq) +e!!"Ag (s) etauniv eau del'anodedezincquotesdbs_dbs15.pdfusesText_21[PDF] electrocinetique exercices corrigés gratuit
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