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1- Il s'agit de la pile Daniell de symbole : Cu est la borne positive de la pile et Zn la borne négative EXERCICE 3: Etude d'un document scientifique

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CORRIGE I 1 la pile Daniell 1 a) - Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu + 0,5 1 b) Zn A I Cu schéma 2 EXERCICE A CARACTERE EXPERIMENTAL ACIDE-BASE

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20 jui 2007 · Corrigé de l'examen du 20 juin 2007 Exercice I: oxydo-réduction et précipitation e) - Calculer la force électromotrice initiale de la pile

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1) 2) Ni (s) = Ni

2+(aq)

+ 2 e (× 3) Al

3+(aq)

+ 3 e = Al (s) (× 2) __________________________ 3 Ni (s) + 2 Al

3+(aq)

= 3 Ni

2+(aq)

+ 2 Al (s) 3)

Il faut calculer [Ni2+]i et [Al3+]i

A.N. :

12 3 - i2

Lmol 0 18,610 115016,0) 432,1(58,70 0,2 ][Ni

VMm 2 Vn 2

Vn ][Al

3423423423

)(SOlA )(SOlA )(SOlA lA i3

A.N. :

12 3 - i3 Lmol 0 17,790 115016,0)) 432,1(327,02 (0 0,22 ][Al 2 i33 i2 ir, ][Al][Ni Q

A.N. : 1,11)0 19 7,7()0 11 6,8( Q

2232
ir, Q donc la réaction avance spontanément dans le sens indirect de l'équation. 4)

On en déduit qu'il y a oxydation de l'aluminium et réduction des ions nickel. Ainsi la lame d'aluminium est l'anode et la lame de

nickel est la cathode. 2

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5) Dans une pile, l'anode s'enrichit en électrons, ici par la réaction Al (s) = Al

3+(aq)

+ 3 e , donc il s'agit de la borne -. La cathode s'appauvrit en électrons, ici par la réaction Ni

2+(aq)

+ 2 e = Ni (s) , donc il s'agit de la borne +. 6)

Hors de la pile, le courant électrique circule de la borne + vers la borne -, donc de la demi pile au nickel vers la demi pile à

l'aluminium. Les électrons circulent en sens inverse : de la demi pile à l'aluminium vers la demi pile au nickel. Dans la pile, les cations

circulent de la demi pile à l'aluminium vers la demi pile au nickel et les anions en sens inverse.

Les électrons circulent dans le sens contraire du courant électrique, donc de la demi pile au cuivre vers la demi pile à l'or. Dans

la pile les anions vont de la demi pile à l'or vers la demi pile au cuivre et les cations dans l'autre sens.

Les électrons arrivent sur l'électrode d'or, ils y sont donc transformés, il y a réduction :

3+(aq)

+ 3 e = Au (s) Les électrons sont libérés sur l'électrode de cuivre, donc il y a oxydation : Cu (s) = Cu

2+(aq)

+ 2 e L'équation de fonctionnement de la pile dans le sens direct est : 3 Cu (s) + 2 Au

3+(aq)

= 3 Cu

2+(aq)

+ 2 Au (s) L'anode est l'électrode de cuivre et la cathode est l'électrode d'or. 3) 2 i33 i2 ir, ][Au][Cu Q

A.N. :

2- 2131
ir,

0 18,9)0 10,3()0 10,2( Q

Q par conséquent la réaction de fonctionnement avance bien dans le sens direct. 1)

Les couples sont Zn

2+ /Zn et MnO 2 /MnO(OH). A l'anode Zn = Zn 2+ + 2e et à la cathode MnO 2 + H 3 O + e = MnO(OH) + H 2 O.

Pour le fonctionnement de la pile :

Zn + 2 MnO

2 + 2 H 3 O = Zn 2+ + 2 MnO(OH) avec le nombre stoechiométrique d'échange d'électrons z = 2. 2) Q max = z · x max

· F donc

FzQ x

max max

Or dans la situation considquotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

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2+(aq)

3+(aq)

3+(aq)

2+(aq)

Il faut calculer [Ni2+]i et [Al3+]i

A.N. :

Lmol 0 18,610 115016,0) 432,1(58,70 0,2 ][Ni

Vn ][Al

3423423423

A.N. :

A.N. : 1,11)0 19 7,7()0 11 6,8( Q

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3+(aq)

2+(aq)

3+(aq)

2+(aq)

3+(aq)

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A.N. :

0 18,9)0 10,3()0 10,2( Q

Les couples sont Zn

Pour le fonctionnement de la pile :

Zn + 2 MnO

· F donc

FzQ x