Exercices sur le nickel - correction, Exercices de Biochimie
Renee88
Renee8823 April 2014

Exercices sur le nickel - correction, Exercices de Biochimie

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Exercices de chimie sur le nickel - correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Électrolyse d’une solution contenant des ions nickel Ni2+, Titrage des ions nickel dans la solution d’électrolyse.
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Exercice III C'est nickel (4 points)

Bac S 2012 Métropole EXERCICE III C’EST NICKEL (4 points) Spécialité

1. Électrolyse d’une solution contenant des ions nickel Ni2+ 1.1. Généralités 1.1.1. Le générateur apporte, par sa borne –, des électrons qui permettent le dépôt de nickel métallique suivant la réaction Ni2+(aq) + 2 e– = Ni(s). 1.1.2. À la borne –, il se produit une réduction donc elle constitue la cathode. 1.1.3. Au niveau de la borne +, le générateur « aspire » les électrons produits par une oxydation Ni(s) = Ni2+(aq) + 2 e–. La formation des ions Ni2+ à l’anode compense leur consommation à la cathode, ainsi la concentration en ions nickel est constante. 1.2. Durée de l’électrolyse

1.2.1. n(Ni) = ( )

m

M Ni

n(Ni) = ,1 0

59 = 1,7×10–2 mol

D’après l’équation de réduction Ni2+(aq) + 2 e– = Ni(s), on a n(Ni) = ( )n e

2

.

Alors n(e–) = 2n(Ni) = 2 ( )

m

M Ni

n(e–) = 2× ,1 0

59 = 3,4×10–2 mol

1.2.2.Q = n(e–).NA.e

Q = 2 ( )

m

M Ni . NA.e

Q = 2 × ,1 0

59 × 6,0×1023×1,6×10–19 = 3,3×103 C

1.2.3.Q = I.Δt

Δt = Q

I = 2

. .

( ).

AmN e

M Ni I

Δt = , , ,

,

23 192 1 0 6 0 10 1 6 10

59 6 0

    

 = 5,4×102 s soit environ 9 minutes.

Remarque les expressions littérales complètes ne sont pas demandées, mais alors il ne faut pas procéder à des arrondis intermédiaires.

2. Titrage des ions nickel dans la solution d’électrolyse 2.1. Le titrage réalisé est indirect car la quantité de matière d’ions Ni2+ n’est pas déterminée directement mais on titre l’excès d’ions ions Y4–. 2.2. L’équation support du titrage est Zn2+(aq) + Y4–(aq) = ZnY2–(aq) réaction (2). Avant l’équivalence : L’erlenmeyer contient uniquement des ions Y4–. Les ions Ni2+ ont été précédemment totalement consommés par l’excès de Y4– lors de la réaction totale (1). Les ions Zn2+ versés sont consommés dès qu’ils tombent dans le milieu réactionnel. Après l’équivalence :L’erlenmeyer ne contient que des ions Zn2+ . Les ions Y4– ont été totalement consommés par les ions Zn2+ versés. 2.3. La solution est bleue avant l’équivalence (absence de Zn2+ et de Ni2+), puis elle devient rose au-delà de l’équivalence à cause de l’apparition d’ions Zn2+ en excès. 2.4. D’après Zn2+(aq) + Y4–(aq) = ZnY2–(aq) réaction (2), nrest(Y4–) = n(Zn2+)versée nrest(Y4–) = [Zn2+].VE nrest(Y4–) = 6,45×10–2 ×6,1×10–3 = 3,9×10–4 mol 2.5. n0(Y4–) = nréagi(Y4–) + nrest(Y4–) 2.6. D’après la réaction(1) Ni2+(aq) + Y4–(aq) = NiY2–(aq), on a n(Ni2+) = nréagi(Y4–) D’après 2.5. nréagi(Y4–) = n0(Y4–) – nrest(Y4–), alors n(Ni2+) = n0(Y4–) – nrest(Y4–) n(Ni2+) = 8,6×10–4 – 3,9×10–4 = 4,7×10–4mol

Dans la solution diluée : [Ni2+]2 = ( )2

2

n Ni

V

[Ni2+]2 = ,

,

4

3

4 7 10

10 0 10

 = 4,7×10–2 mol.L–1

2.7. La solution S1 a été diluée vingt fois, donc [Ni2+]1 = 20[Ni2+]2 [Ni2+]1 = 20×4,7×10–2 = 9,4×10–1 mol.L–1 valeur conforme à celle annoncée. La question 1 indique que la concentration en ions nickel est habituellement de l’ordre de 1 mol.L–1 or [Ni2+]1 = 0,94  1 mol.L–1 donc cette solution est utilisable pour l’électrolyse.

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