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3 1 Le courant circulant de l'argent vers le cuivre, les électrons circulent en sens inverse saturée de nitrate de potassium D'après le tableau d'avancement:

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CORRECTION

CONSTITUTION ET ETUDE D"UNE PILE

1. 2 Ag+(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq)

Q r = 2)(2 aqaqAgCu Q r, i =2 )(2 )(][][iaqiaqAgCu++=)²10.0,5(10.5,222 -- = 10

D"après le critère d"évolution :

Qr, i < K, le système évolue dans le sens direct de l"équation. 2.

3.1 Le courant circulant de l"argent vers le cuivre, les électrons circulent en sens inverse soit du cuivre

vers l"argent dans le conducteur ohmique.

3.2 L"électrode de cuivre est donc la borne négative soit l"anode, siège d"une oxydation qui fournit des

électrons:

Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e-

Au niveau de l"électrode d"argent (pôle positif), il se produit une réduction qui consomme des électrons :

Ag+(aq) + e- = Ag(s)

3.3 L"équation de la réaction spontanée est donc : 2 Ag+(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq)

Le sens de la réaction spontanée est en accord avec celui déterminé dans la question 1.

3.4. Le pont salin permet:

- de fermer le circuit électrique, il assure le passage du courant entre les 2 solutions, sous forme

d"un déplacement d"ions.

- de conserver la neutralité électrique des solutions en leur apportant des ions. D"un côté, il y a

consommation d"ions Ag +, le pont salin apporte des ions K+ pour compenser. Dans l"autre becher, il y a formation d"ions Cu

2+, le pont salin apporte des ions NO3- pour neutraliser. Voir schéma précédent.

4.1.

La constante d"équilibre de la réaction est égale à 2.2.1015, la réaction est donc considérée totale.

4.2. Cette transformation pouvant être considérée comme étant totale :

Équation chimique

2 Ag +(aq) + Cu(s) ®®®® 2 Ag(s) + Cu2+(aq) État du système Avancement Quantité de matière en mol

État initial 0 n1 = C1.V1 n(Cu)0 = M

m n(Ag)0 n2 = C2.V2 En cours x n1 - 2x n - x n(Ag)0 + 2 x n2 + x État final xmax n1 - 2xmax n - xmax n(Ag)0 + 2 xmax n2 + xmax

Pont salin contenant une solution ionique

saturée de nitrate de potassium fil d"argent V

1 = 20 mL de solution

de nitrate d"argent de concentration C

1 = 1,0.10-1 mol.L-1 fil de cuivre m = 1,0 g

2 = 20 mL de solution de nitrate

de cuivre de concentration C

2 = 5,0.10-2 mol.L-1

K+(aq) NO3-(aq)

4.3. Si Ag+ est le réactif limitant, il est totalement consommé soit n1 - 2xmax = 0

1.V1 - 2xmax = 0

x max = 2 .11VC x max = 2

10.2010.0,131--´ = 1,0.10-3 mol

Si Cu est le réactif limitant, n(Cu)

0 - xmax = 0

x max = M m = 5,630,1= 1,6.10 -2 mol

Ag+ conduit à la valeur de l"avancement maximal la plus faible, il s"agit donc du réactif limitant et

xmax = 1,0.10-3 mol.

4.4. [Cu2+(aq)]f =

2max22

VxVC +=333210.2010.0,110.2010.0,5---- +´= 1,0.10-1 mol.L-1.

4.5. La pile cesse de fonctionner lorsque le système chimique atteint l"état d"équilibre. On a vu que pour

cette réaction x

éq = xmax.

Q = n(e-).F

Méthode 1: Niveau microscopique: A chaque fois

que la réaction 2 Ag +(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq) a lieu une fois, ce sont deux électrons qui sont transférés au circuit extérieur.

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