Exercices sur l'étude d'une pile, Exercices de Chimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur l'étude d'une pile, Exercices de Chimie

PDF (111.7 KB)
3 pages
738Numéro de visites
Description
Exercices de chimie sur l'étude d'une pile. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: La pile étudiée et son fonctionnement, Après une heure d'utilisation, Dosage des ions argent dans le bécher, L'équilibre chimiq...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Exercice n°3 : ETUDE D'UNE PILE (4 points) spécialité

2007 Afrique Exercice n°3 : ÉTUDE D'UNE PILE (4 points)

1.La pile étudiée et son fonctionnement

On introduit dans un bécher (1) un volume V1 = 100,0 mL d'une solution de nitrate de plomb

 2+(aq) 3(aq)Pb 2NO de concentration en soluté apporté c1 = 0,100 mol.L-1 dans laquelle plonge une lame de plomb.

Dans un second bécher (2), on verse un volume V2 = 100,0 mL d'une solution de nitrate d'argent

 +(aq) 3(aq)Ag NO de concentration en soluté apporté c2 = 0,100 mol.L-1 dans laquelle plonge un fil d'argent.

On dispose également d'un pont salin.

On admet que la transformation chimique permettant à cette pile de fonctionner est décrite par la réaction: + 2+

(aq) (s) (s) (aq)2Ag Pb 2Ag Pb   .

La constante d'équilibre associée à cette réaction est K = 6,8  1028

1.1. Schématiser la pile que l'on peut construire avec ce matériel.

1.2. Définir et calculer le quotient de réaction initial du système mis en jeu lors de la fabrication de la pile.

1.3. Rappeler le critère d'évolution spontanée d'un système chimique.

1.4. On branche une résistance aux bornes de la pile. En utilisant le critère d'évolution spontanée, indiquer

en justifiant si la pile peut délivrer un courant électrique.

2.Après une heure d'utilisation

La réaction se déroulant à l'électrode de plomb peut-être modélisée par : Pb = Pb2+ + 2 e–.

La pile fonctionne pendant une heure en fournissant un courant d'intensité constante I = 65 mA.

Données :

Le faraday : valeur absolue de la charge d'une mole d'électrons 1 F = 9,65.104 C.mol-1

Nombre d'Avogadro : NA = 6,02.1023 mol-1

Charge électrique élémentaire e = 1,6.10-19 C

2.1. Calculer la quantité d'électricité Q échangée pendant une heure d'utilisation.

2.2. Calculer la quantité de matière d'électrons ne échangée pendant cette durée.

2.3. Calculer la quantité de matière n(Pb2+) d'ions 2+(aq)Pb formée pendant cette durée.

2.4. Calculer la concentration finale en ions Pb2+(aq) notée 2+

(aq)Pb f    dans le bécher (1).

3.Dosage des ions argent (I) dans le bécher (2)

On désire maintenant déterminer la valeur de la concentration finale en ions +(aq)Ag , notée +

(aq)Ag f    en

réalisant le dosage des ions +(aq)Ag présents dans le bécher (2).

3.1. Réflexions sur le protocole expérimental

On dispose d'une solution contenant des ions +(aq)Ag et des ions 3+

(aq)Fe , on ajoute progressivement à ce

mélange une solution contenant des ions thiocyanate (aq)SCN  .

Les réactions possibles sont les suivantes :

- réaction (a) : +(aq)Ag + (aq)SCN  = AgSCN(s) ; le précipité formé est blanc.

- réaction (b) : 3+(aq)Fe + (aq)SCN  = 2(aq)FeSCN

 ; le composé formé est rouge sang.

Un logiciel permet de simuler les quantités de matière des espèces présentes dans la solution au fur et à

mesure de l'ajout d'un volume V de solution de thiocyanate de potassium  +(aq) (aq)K +SCN .

3.1.1. Les réactions (a) et (b) ne se déroulent pas simultanément. Justifier cette affirmation en indiquant

laquelle se déroule en premier.

3.1.2. Cette méthode permet de titrer les ions (aq)Ag  . Indiquer comment est repérée l'équivalence de ce

dosage.

3.1.3. Ce titrage est-il un titrage direct ou indirect des ions (aq)Ag  ? Justifier la réponse.

3.2. Application aux ions (aq)Ag  contenus dans le bécher (2) après une heure d'utilisation de la pile

On prélève un volume VP = 20,0 mL de la solution contenue dans le bécher (2) que l’on introduit dans un

erlenmeyer. On ajoute à ce prélèvement 3,0 mL de solution de sulfate de fer(III)  3+ 2-(aq) 4(aq)2Fe 3SO de concentration adaptée.

Une solution de thiocyanate de potassium telle que (aq)SCN f    = 2,0.10

–1 mol.L–1 , placée dans une

burette, est progressivement ajoutée au contenu de l’erlenmeyer.

V

AgSCN (s) + (aq)Ag

3+

(aq)Fe

2+

(aq)FeSCN

quantités de matière

L’équivalence est repérée lorsque le volume ajouté Veq = 7,5 mL.

3.2.1. Avec quelle verrerie faut-il prélever le volume VP ?

3.2.2. En déduire la valeur de +(aq)Ag f    dans ce même bécher.

4. L'équilibre chimique est-il atteint ?

En utilisant les valeurs de 2+(aq)Pb f    (question 2.4) et

+

(aq)Ag f    (question 3.2.2), indiquer si l'équilibre

chimique est atteint ou si la pile continue de fournir du courant.

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