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

Télécharge Exercices sur l'étude d'une pile - corrigé et plus Exercices au format PDF de Chimie sur Docsity uniquement! Afrique 2007 Spécialité: Exercice n°3 : ÉTUDE D'UNE PILE (4 points) 1. La pile étudiée et son fonctionnement 1.1. Schématisation de la pile que l'on peut construire avec ce matériel : 1.2. Le fonctionnement de cette pile est décrite par la réaction : 2 Ag+(aq) + Pb(s) = 2 Ag(s) + Pb2+(aq). Le quotient de réaction initial est 2 ( ) , 2 ( ) [ ] [ ] aq i r i aq i Pb Q Ag    , 2 0,100 (0,100) r iQ  = 10,0 1.3. Un système évolue spontanément - dans le sens direct si Qr,i < K - dans le sens inverse si Qr,i > K Si Qr,i = K le système est à l’équilibre et n'évolue pas. 1.4. Dans cette expérience Qr,i = 10,0 << K (= 6,8.1028). Le système est hors équilibre, la réaction a lieu en sens direct, les atomes de plomb libèrent des électrons qui circulent dans le circuit puis sont consommés par les cations argent. La pile débite donc un courant électrique. 2. Après une heure d'utilisation 2.1. Quantité d’électricité échangée pendant 1 h d'utilisation avec une intensité I = 65 mA : Q = I.t avec I en A et t en s Q = 65.10–3  3600 = 2,3.102 C (valeur exacte stockée en machine) 2.2. Quantité d'électrons échangée : n(e–) = Q F n(e–) = 2 4 2,34.10 9,65.10 = 2,42.10–3 mol 2.3. Quantité d'ion Pb2+(aq) formée : n(Pb2+) La demi-équation Pb(s) = Pb2+(aq) + 2e– montre que n(Pb2+) = ( ) 2 n e n(Pb2+)formée = 32,42.10 2  = 1,21.10-3 mol 2.4. Concentration en ion Pb2+(aq) dans le bécher (1) : [Pb2+]f Dans le bécher la quantité d’ions Pb2+ est n(Pb2+)f = n(Pb2+)i + n(Pb2+)formée = c1.V1 + n(Pb2+)formée La concentration en ions Pb2 est [Pb2+]f = 2 1 1 1 c .V ( ) V forméen Pb  [Pb2+]f = 3 3 3 0,100 100,0.10 1,21.10 100,0.10      = 1,12.10–1 mol.L-1 [Pb2+]f > c1 la concentration de ces ions a augmenté. Lame de plomb, Pb(s) Solution de nitrate de plomb (Pb2+(aq) + 2 NO3-(aq)) c1 = 0,100 mol.L-1 Pont salin Lame d'argent, Ag(s) Solution de nitrate d'argent (Ag+(aq) + NO3-(aq)) c2 = 0,100 mol.L-1