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

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

PDF (240.3 KB)
2 pages
435Numéro de visites
Description
Exercices de chimie sur l'étude d'une pile - corrigé. 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'équili...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Exercice n° 3 étude d'une pile Spécialité (4 points)

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

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

3.1. Réflexions sur le protocole expérimental

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

Réaction (b) : Fe3+(aq) + SCN–(aq) = FeSCN2+(aq) ; le composé formé est rouge sang.

3.1.1. La quantité d’ions Fe3+(aq) reste constante pendant la consommation des ions Ag+(aq) et l’apparition

du précipité AgSCN. Les réactions (a) et (b) ne se déroulent donc pas en même temps.

La réaction (a) se déroule en premier.

3.1.2. Dès la première goutte de la solution d'ions thiocyanate SCN– (aq), le précipité blanc AgSCN(s)

apparaît. L’équivalence de ce dosage se produit lorsque que tous les ions argent(I) ont été consommés.

Au delà du volume équivalent, l'ajout d'une goutte supplémentaire de la solution d'ions

thiocyanate SCN–(aq) provoque l’apparition des ions complexes FeSCN2+ (aq) qui sont rouges. L'apparition

d’une coloration rouge sang indique l’équivalence. Les ions FeSCN2+(aq) constituent un indicateur de fin

de réaction.

3.1.3 Le titrage est direct car les ions argent (I) réagissent directement avec le réactif titrant.

(Si le titrage était indirect, la réaction support du titrage ne ferait pas intervenir les ions argent).

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

3.2.1. Le nombre de chiffres significatifs donné pour VP indique l’utilisation d’une pipette

jaugée de 20,0 mL.

3.2.2. Équation support du titrage : Ag+(aq) + SCN–(aq) = AgSCN(s)

À l’équivalence n(Ag+) initiale = n(SCN–(aq)) versée

( )aq f Ag   . VP = ( )aq f

SCN    . Veq

( )aq f Ag   = ( )aq f

SCN    .eq

P

V

V

( )aq f Ag   = 2,0.10

–1  7,5

20 = 7,5.10-2 mol.L-1

4. L'équilibre chimique est-il atteint ?

Calculons, à cet instant, le quotient de réaction : 2

( )

, 2

( )

[ ]

[ ]

aq f

r f

aq f

Pb Q

Ag

 

1

, 2 2

1,12.10

(7,5.10 ) r fQ

  = 20

Comme Qr,f < K , la pile peut encore fournir du courant. Elle est encore hors équilibre.

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