Chimie – exercices sur les transformations spontanées ou forcées - correction, Exercices de Chimie Organique
Melissa_s
Melissa_s24 April 2014

Chimie – exercices sur les transformations spontanées ou forcées - correction, Exercices de Chimie Organique

PDF (292.7 KB)
2 pages
215Numéro de visites
Description
Chimie – exercices sur les transformations spontanées ou forcées - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Réaction entre le cuivre métal et le dibrome en solution aqueuse, La solution aqueuse de bro...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
EXERCICE III Transformations spontanées ou forcées? 4pts

Qr,iK1

0 1,21025

Qr

Evolution sens direct Transformation spontanée

Amérique du Sud 2007 EXERCICE III : Transformations spontanées ou forcées ? (4 points) Correction

1. Réaction entre le cuivre métal et le dibrome en solution aqueuse. 1.1.Cu(s) + Br2(aq) = Cu2+(aq) + 2 Br –(aq).

Quotient de réaction initial Qr,i =

2 2+ -

(aq) (aq)

2(aq)

Cu Br

Br

i i

i

.      

  

Les solides ne figurent pas dans les quotients de réaction. Initialement [Cu2+(aq)]i = [Br –(aq)]i = 0 mol.L-1 et [Br2(aq)]i est non nul donc Qr,i = 0. 1.2. Comme Qr,i < K1 le système va évoluer dans le sens direct de l'équation associée à la transformation d'après le critère d'évolution spontané.(On n’utilise pas les observations expérimentales pour le moment)1.3. On observe la disparition de la coloration jaune donc [Br2(aq)] a fortement diminué. L’apparition d'une coloration bleue de la solution indique que [Cu2+(aq)] a augmenté. Par conséquent [Br – (aq)] augmente aussi.

Ainsi le quotient de réaction Qr =

2 2+ -

(aq) (aq)

2(aq)

Cu Br

Br

.      

  

augmente au

cours du temps et se rapproche de K1 et ceci sans apport extérieur d'énergie électrique. La transformation est spontanée.2. La solution aqueuse de bromure de cuivre (II). 2.1.Cu2+(aq) + 2 Br – (aq) = Cu(s) + Br2(aq).

Quotient de réaction initial Qr,i = 2(aq)

2 2+ -

(aq) (aq)

Br

Cu Br

i

i i .

  

      

= 0 car initialement le système chimique ne contient pas de

dibrome en solution et les concentrations en ion cuivre et bromure sont non nulles.

2.2. À l'équilibre, le quotient de réaction est égal à la constante d'équilibre : Qr,eq = K2 = 8,3 10–26.Remarque: dans cette partie l'équation étudiée est l'équation inverse de celle étudiée dans la partie 1. On peut vérifier

alors que K2 = 1

1

K .

2.3. On a K2 = 8,3 10-26 0 (voir les données en début d’énoncé). Donc K2 Qr,i . Initialement le système chimique est dans son état d’équilibre, il n'évolue donc pas. La solution aqueuse de bromure de cuivre (II) est stable. 3. Électrolyse de la solution aqueuse de bromure de cuivre (II).3.1. Étude qualitative. 3.1.1.Les électrons circulent dans le sens opposé du courant. Les électrons sont libérés par la borne – du générateur, ils seront consommés lors d’une réaction de réduction qui a lieu au niveau de l’électrode appelée cathode. La borne – est reliée à la cathode. Les électrons sont « pompés » par la borne + du générateur, une réaction d’oxydation fournit les électrons au générateur. La borne + est reliée à l’anode. 3.1.2. À l'anode se produit l'oxydation des ions bromure en dibrome : 2 Br – (aq) = Br2(aq) + 2 e – 3.1.3. À la cathode se produit la réduction des ions cuivre (II) en métal cuivre: Cu2+(aq) + 2 e – = Cu(s)3.1.4. Équation de la réaction d’électrolyse : Cu2+(aq) + 2 Br – (aq) = Cu(s) + Br2(aq)

3.1.5. La transformation associée à la réaction d'électrolyse est forcée. (Car elle nécessite un apport extérieur d'énergie électrique pour avoir lieu. La réaction d'électrolyse est la réaction inverse de celle étudiée au 1.) 3.2. Étude quantitative. 3.2.1. Quantité d'électricité Q qui a traversé la solution de bromure de cuivre (II) :

Q = I.t

Q = 1,00  3600 = 3,60103 C3.2.2. Quantité de matière (en mol) d'électrons qui a été mise en jeu :

Q = n(e–).F donc n(e–) = Q I. t

F F

 

n(e–) =  33,60 10

96500 = 3,73 10–2 mol

3.2.3. Au cours de la transformation lorsque x mol d'ions Cu2+(aq) réagissent il se forme x mol d'atomes de cuivre Cu(s) avec échange de 2x mol d'électrons ( Cu2+(aq) + 2 e– = Cu(s)). Donc la quantité d'électron échangée est n(e–) = 2x

La quantité de cuivre formée est alors n(Cu) = x =

-n(e )

2 =

I. t

2F

n(Cu) =1,87 10–2 molvaleur non arrondie stockée en mémoire

3.2.4. Masse de cuivre obtenue : m(Cu) = n(Cu).M(Cu) = I. t

2F

 . M(Cu)

m(Cu) = 1,8710–2  63,5 = 1,18 g Calcul effectué avec la valeur non arrondie de n(Cu)

électrodes de graphite

A

E

– + I

nom de l'électrode :

CATHODE

nom de l'électrode :

ANODE

Solution de bromure de cuivre (II)

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome