Chimie – travaux pratiques sur la durée de fonctionnement d’une pile cuivre – aluminium - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation
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Melissa_s24 April 2014

Chimie – travaux pratiques sur la durée de fonctionnement d’une pile cuivre – aluminium - correction, Exercices de Biochimie et Instrumentation

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Chimie – travaux pratiques sur la durée de fonctionnement d’une pile cuivre – aluminium - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Schéma de la pile, Polarité de la pile, calcul effectué avec la valeu...
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BAC 2004 Antilles EXERCICE II-

BAC 2004 Antilles EXERCICE II- (2,5 points) Correction

DURÉE DE FONCTIONNEMENT D’UNE PILE CUIVRE – ALUMINIUM 1. Schéma de la pile:

2. Polarité de la pile:

Le courant circule de la plaque de cuivre vers la plaque d'aluminium, donc les électrons circulent de la

plaque d'aluminium vers la plaque de cuivre.

La plaque d'aluminium (borne –) libère des électrons qui sont consommés à la plaque de cuivre (borne+).

3. A la cathode (+), il se produit une réduction, donc consommation d'électrons:

Cu2+(aq) + 2 e– = Cu(s)

A l'anode (–), il se produit une oxydation donc libération d'électrons:

Al(s) = Al3+(aq) + 3 e–

4.1. Qr,i = 32

)(

23

)(

][

][

iaq

iaq

Cu

Al

= 31

21

)10.0,5(

)10.0,5( 

= 2,0

4.2. Qr,i << K , la réaction en sens direct prédomine largement par rapport à la réaction en sens inverse, la

transformation évolue dans le sens de la formation de cuivre solide et d'ions aluminium. Ce qui est

cohérent avec le sens du courant obtenu expérimentalement.

5.iniCu

n 2 = [Cu 2+

(aq)]ini  V = 5,0.10–1  50.10–3 = 2,5.10–2 mol

nAl ini = AlM

m1 = 0,27

0,1 = 3,7.10–2 mol

Équation 3 Cu2+(aq) + 2 Al(s) = 3 Cu(s) + 2 Al3+(aq)

État du système Avancement

(mol) Quantités de matière (mol)

État initial 0 2,5.10–2 3,7.10–2 14.10–2 2,5.10–2

En cours de

transformation x 2,5.10–2 – 3x 3,7.10–2 – 2x 14.10–2 + 3 x 2,5.10–2 + 2x

Si Cu2+ est le réactif limitant alors 2,5.10–2 – 3xmax = 0 soit xmax = 8,3.10–3 mol

Si Al est le réactif limitant alors 3,7.10–2 – 2xmax = 0 soit xmax = 1,9.10–2 mol

Le réactif limitant est celui qui conduit à l'avancement maximal le plus faible,

c'est Cu2+ et xmax = 8,3.10–3 mol.

A

plaque d'aluminium

Solution de sulfate d'aluminium : (2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)) [Al3+(aq)] = 5,0.10-1 mol.L-1

(Cu2+(aq) + SO42-(aq)) [Cu2+(aq)] = 5,0.10-1 mol.L-1.

– +

5.2. ( Cu2+(aq) + 2 e– = Cu(s) )  3

( Al(s) = Al3+(aq) + 3 e– )  2

3 Cu2+(aq) + 2Al(s) = 3 Cu(s) + 2 Al3+(aq) (1)

Au niveau microscopique:

A chaque fois que la réaction a lieu une fois, 6 électrons sont transférés au circuit extérieur.

Au niveau macroscopique: la réaction a lieu xmax mol fois.

Ainsi ce sont 6xmax mol d'électrons qui sont transférés au circuit extérieur. Chaque mole d'électrons porte

une charge de F coulombs.

Qmax = 6xmax.F

Qmax = 68,3.10–39,6.104

Qmax = 4,8.103 Ccalcul effectué avec la valeur non arrondie de xmax Qmax = 1,3 A.h

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