Chimie – travaux pratiques sur l'étude de la pile cuivre-argent - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation
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Melissa_s24 April 2014

Chimie – travaux pratiques sur l'étude de la pile cuivre-argent - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation

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Chimie – travaux pratiques sur l'étude de la pile cuivre-argent - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Transformation chimique spontanée par transfert direct d'électrons, Constitution et fonctionn...
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Etude de la pile cuivre-argent

2003 Liban Exercice 2 Étude de la pile Cuivre-Argent 3 Points Correction

A – Transformation chimique spontanée par transfert direct d'électrons

A.1. On note une intensification de la coloration bleue (formation d’ions cuivre (II)) et un dépôt gris

(formation d’argent métallique), l’équation est la suivante : Cu(s) + 2Ag+(aq) = 2Ag(s) + Cu2+(aq) . (1)

A.2. L’évolution spontanée d’un système peut être prévue en comparant le quotient de réaction initial

(Qr,i) à la constante d’équilibre K de la réaction. Trois cas possibles :

- Qr, i < K évolution du système dans le sens direct

- Qr, i = K le système est en équilibre

- Qr, i > K évolution du système dans le sens inverse

A.3. Qr,i = 2

)(

2 )(

][

][

iaq

iaq

Ag

Cu

= 100 )5050,0(

0,150 )(

)( 221222

11 2

21

22

21

11

 

 

 

  

VV

VC

VC

VV

VC

VV

VC

= 8,0.

Or K1 = 2,1 1015 ; Qr,i < K1 , évolution dans le sens direct. Ce qui est cohérent avec les observations.

B – Constitution et fonctionnement de la pile cuivre-argent en circuit fermé

B.1.

B.2.a. Les électrons circulent en sens opposé à celui du courant. Voir schéma

B.2.b. Le fil de cuivre est l'électrode négative, il s'y déroule une réaction d'oxydation qui libère des

électrons: Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e–

Le fil de cuivre constitue l’anode.

Le fil d'argent est l'électrode positive, il s'y déroule une réaction de réduction qui consomme des

électrons.

Ag+(aq) + e– = Ag(s)

Le fil d'argent constitue la cathode.

B.2.c. Il y a autant d'électrons consommés que d'électrons produits donc :

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

B.2.d. Qr,i = 2

)(

2 )(

][

][

iaq

iaq

Ag

Cu

= 2 2

1

C

C = 1,0

Qr,i < K1 , le système chimique est hors équilibre et l'évolution spontanée a lieu en sens direct.

Quand la pile fonctionne: [Cu2+(aq)] augmente,

[Ag+(aq)] diminue,

donc Qr augmente et se rapproche de K.

Lorsque Qr = K, alors la pile atteint l'état d'équilibre.

fil d’argent fil de cuivre

solution de

nitrate d’argent

solution de sulfate

de cuivre (II)

pont salin + –

sens du courant électrons circuit extérieur

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