Étude d'une pile électrique

 Publié le January 25, 2021  |  2 minutes  |  377 mots  |  

L’objectif de cet exercice est l’étude de la pile cuivre – argent, réalisé à l’aide de solutions de nitrate d’argent $(\ce{Ag+ (aq) + NO3^- (aq)})$ et de sulfate de cuivre $(\ce{Cu^{2+} (aq) + SO4^{2-} (aq)})$.

Données

  • Faraday : $1 {\cal F} = \pu{96,5e3 C.mol-1}$ ;

  • Masses molaires : $M(\ce{Cu}) = \pu{63,5 g.mol-1}$ ; $M(\ce{Ag}) = \pu{108,0 g.mol-1}$ ;

  • $C^o = \pu{1,0 mol.L-1}$.

Étude descriptive de la pile

Afin de déterminer expérimentalement le pôle positif de la pile, on branche en série une résistance $R$ et un ampèremètre.

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Pile  Pont salin  Oxydoréduction  Transfert direct d'électrons  Transfert indirect d'électrons  Capacité d'une pile  Anode  Cathode  Pont salin 

Réalisation d'une pile nickel/zinc

 Publié le January 25, 2021  |  3 minutes  |  495 mots  |  

On réalise une pile formée à partir des couples $\ce{Ni^{2+}/Ni}$ et $\ce{Zn^{2+}/Zn}$.

Chaque solution a pour volume $V = \pu{100 mL}$ et la concentration initiale des ions positifs est $C = \pu{5,0e-2 mol.L-1}$.

Pour la réaction d’équation : $$ \ce{ Ni^{2+} (aq) + Zn (s) <=> Ni (s) + Zn^{2+} (aq) } $$ la constante d’équilibre vaut : $K = 10^{18}$.

Données

  • $M (\ce{Zn}) = \pu{65,4 g.mol-1}$ ; $M(\ce{Ni}) = \pu{58,7 g.mol-1}$.

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Pile  Pont salin  Oxydoréduction  Transfert direct d'électrons  Transfert indirect d'électrons  Capacité d'une pile  Anode  Cathode  Pont salin 

Exercices sur les piles

 Publié le January 24, 2021  |  1 minutes  |  111 mots  |  

Exercice n°18 - Pile Cuivre-Plomb

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Supplément numérique B - Masse des électrodes

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Supplément numérique C - Court‑circuit

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Supplément numérique A - Pile bouton air-zinc

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Pile  Pont salin  Oxydoréduction  Transfert direct d'électrons  Transfert indirect d'électrons  Capacité d'une pile  Anode  Cathode  Pont salin 

Réalisation d'une pile électrochimique

 Publié le January 18, 2021  |  14 minutes  |  2775 mots  |  

Transfert spontané direct d’électrons

Manipulations

  • Dans deux tubes à essais, notés 1 et 2, verser quelques mL de solution aqueuse décimolaire de sulfate de cuivre (II) ;
  • Dans le tube n°2, ajouter une pointe de spatule de poudre de zinc ;
  • Boucher le tube à essais et agiter. Laisser décanter ;
  • Filtrer le contenu du tube n°2 et noter la teinte de la limaille de zinc ;
  • Comparer la teinte du tube n°1 (tube témoin) et du filtrat ;
  • Ajouter dans les deux tubes quelques gouttes de soude (solution d’hydroxyde de sodium molaire) ;
  • Observer.
Observations
  • La limaille de zinc se recouvre d’un dépôt rouge.
  • La solution du tube n°2 est beaucoup moins colorée que celle du tube n°1 (qui est toujours bleu). Elle est pratiquement incolore.
  • L’ajout de la solution de soude dans le tube n°2 provoque la formation d’un précipité blanc.
  • L’ajout de la solution de soude dans le tube n°1 provoque la formation d’un précipité bleu.
  • Dans deux tubes à essais, notés 3 et 4, verser quelques mL de solution aqueuse décimolaire de sulfate de zinc (II) ;
  • Dans le tube n°4, ajouter une pointe de spatule de tournure de cuivre ;
  • Boucher le tube à essais et agiter. Laisser décanter ;
  • Filtrer le contenu du tube n°4 et noter la teinte de la tournure ;
  • Comparer la teinte du tube n°3 (tube témoin) et du filtrat ;
  • Ajouter dans les deux tubes quelques gouttes de soude (solution d’hydroxyde de sodium molaire) ;
  • Observer.
Observations
  • Aucun dépôt n’apparaît à la surface du cuivre.
  • Aucune des solutions ne voit sa coloration être modifiée.
  • L’ajout de la solution de soude dans chaque tube provoque la formation d’un précipité blanc.

Exploitation

  • Les ions cuivre $\ce{Cu^{2+} (aq)}$ forment avec les ions hydroxyde $\ce{OH- (aq)}$ un précipité bleu d’hydroxyde de cuivre (II) $\ce{Cu(OH)2 (s)}$.
  • Les ions zinc $\ce{Zn^{2+} (aq)}$ forment avec les ions hydroxyde $\ce{OH- (aq)}$ un précipité blanc d’hydroxyde de zinc (II) $\ce{Zn(OH)2 (s)}$.
  • La constante d’équilibre associée à la réaction entre les ions cuivre et le métal zinc a pour valeur : $K = \pu{1,9e37}$.
  1. À quoi servent les tubes à essais n° 1 et 3 ?
Réponse

Ce sont des témoins. Ils permettent par exemple de se souvenir de la coloration initiale de la solution avant l’introduction du second réactif.

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Pile  Pont salin  Oxydoréduction  Transfert direct d'électrons  Transfert indirect d'électrons  Capacité d'une pile  Anode  Cathode  Pont salin 

Annale : Décomposition d'une eau oxygénée

 Publié le November 21, 2020  |  4 minutes  |  724 mots  |  

L’usage des calculatrices n’est pas autorisé. L’épreuve a été conçue pour être traitée sans calculatrice.

L’eau oxygénée ou solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène $\ce{H2O2}$ est une espèce oxydante utilisée au laboratoire. Il s’agit aussi d’une espèce chimique utilisée dans la vie courante : décoloration des cheveux, désinfection des verres de contact, désinfection des plaies. Sa décomposition, qui produit un dégagement de dioxygène, est accélérée par certains facteurs comme l’exposition à la lumière, l’ion fer (II), l’ion fer (III), le platine…

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Tableau d'avancement  Vitesse volumique  Temps de demi-réaction  Conductivité  Facteurs cinétiques  Titrage  Oxydoréduction