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Pile Argent/cuivre

Pile Argent/cuivre. [Ag + ] i =. [Cu 2+ ] i =. V 1 = 20 mL de solution de nitrate d'argent de concentration C 1 = 1,0.10 -1 mol.L -1. A.1. Les ions sont dilués lors du mélange donc :. V 2 = 20 mL de solution de nitrate de cuivre de concentration C 2 = 5,0.10 -2 mol.L -1.

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Pile Argent/cuivre

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Presentation Transcript

  1. Pile Argent/cuivre [Ag+]i = [Cu2+]i = V1 = 20 mL de solution de nitrate d'argent de concentrationC1 = 1,0.10-1 mol.L-1 A.1. Les ions sont dilués lors du mélange donc : V2 = 20 mL de solution de nitrate de cuivre de concentration C2 = 5,0.10-2 mol.L-1 [Cu2+]i = 2,5.10-2 mol.L-1 [Ag+]i = 5,0.10-2 mol.L-1

  2. A.2.Ecrivons les demi-équations d’échange électronique dans le sens de la transformation : Ag+(aq)/Ag(s) :Ag+(aq) + e- = Ag(s) (x 2) Cu2+(aq) / Cu(s) : Cu(s) = 2 e- + Cu2+(aq) 2 Ag+(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq) K = 2,2.1015 A.3. D’après l’équation de réaction : = 10 A.4. On sait que le quotient de réaction tend vers K. Donc Qr va augmenter, la transformation va avoir lieu dans le sens direct. Or Qr, i < K

  3. A.5. Calculons la concentration des ions Ag+ . [Ag+(aq)]éq = [Ag+(aq)]éq = = 4,8.10–9 mol.L-1 On peut considérer que le réactif limitant,Ag+, est totalement consommé.La transformation peut être considérée comme totale.

  4. apparition de métal argent 2 Ag+(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq) La coloration bleue (présente initialement car [Cu2+]i = 2,5.10-2 mol.L-1) devrait se renforcer.

  5. B.1. Faire un schéma annoté de la pile qu'il est possible de constituer à partir du matériel disponible. fil de cuivre m = 1,0 g fil d'argent V2 = 20 mL de solution de nitrate de cuivre de concentrationC2 = 5,0.10-2 mol.L-1 V1 = 20 mL de solution de nitrate d'argent de concentration C1 = 1,0.10-1 mol.L-1 Pont salin contenant une solution ionique saturée de nitrate de potassium

  6. B.2. Le sens de la transformation est le sens direct donc des ions Ag+ du cuivre métal sont consommés. Ecrivons les demi-équations : Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e- Les électrons sont fournis par le cuivre métal et sont captés par les ions argent au niveau de la plaque d’argent. 2Ag+(aq) + 2e- = 2Ag(s) Les électrons circulent vont donc circuler dans un circuit électrique extérieur de la plaque de cuivre vers la plaque d’argent. Les ions positifs des solutions et du pont salin vont se diriger selon le sens du courant dans la pile, c’est-à-dire vers la plaque d’argent. Les ions négatifs des solutions et du pont salin vont se diriger selon le sens inverse du courant dans la pile, c’est-à-dire vers la plaque de cuivre.

  7. B.3. On sait que le courant électrique circule du pôle positif de la pile vers son pôle négatif. Or, le sens du courant est le sens de circulation des charges positives, c’est-à-dire le sens contraire de circulation des électrons. De plus, les électrons vont circuler de la plaque de cuivre vers la plaque d’argent d’après la question précédente. Donc le courant va circuler de la plaque d’argent vers la plaque de cuivre. Par conséquent, la borne positive est le fil d’argent, et la borne négative est le fil de cuivre.

  8. B.4. D’après l’énoncé, le courant électrique circule effectivement de la plaque d’argent vers la plaque de cuivre dans le circuit extérieur.. C’est donc bien le sens prévu. B.5. Le pont salin contient des ions positifs et des ions négatifs. - le déplacement des ions permet la circulation du courant électrique d’une demi-pile à l’autre. • les ions positifs vont vers la demi-pile d’argent : ils remplacent au niveau des charges électriques les cations argent qui sont consommés ; les ions négatifs vont vers la demi-pile de cuivre : ils compensent l’augmentation des cations cuivre (II) qui sont formés. • Le pont salin assure donc aussi l’électroneutralité des solutions. consommation d'Ag+, le pont salin apporte K+ formation de Cu2+, le pont salin apporte des NO3–

  9. I B.6. Les porteurs de charges positives se déplacent dans le sens du courant, les porteurs de charges négatives se déplacent dans le sens inverse. e- A Ions négatifs Cuivre Argent Ions positifs Solution de nitrate de cuivre Solution de nitrate d'argent oxydation anodique Cu(s) = Cu2+(aq) + 2 e- réduction cathodique:Ag+(aq) + e- = Ag(s)

  10. B.7. D’après les conditions initiales du système chimique : B.8. Le réactif limitant est celui qui conduit à l’avancement le plus faible. • Si Ag+ réactif limitant, il est totalement consommé soit n1 – 2xmax = 0 C1.V1 – 2xmax = 0 = 1,0.10-3 mol • Si Cu réactif limitant, n(Cu)0 – xmax = 0 = 1,6.10-2 mol Ag+ est le réactif limitant car il conduit à xmax le plus faible.

  11. B.9. D’après le tableau d’avancement : = 1,0.10–1 mol.L–1 [Cu2+(aq)]f =

  12. B.10. A chaque fois que la réaction 2 Ag+(aq) + Cu(s) = 2 Ag(s) + Cu2+(aq) a lieu une fois, ce sont deux électrons qui sont transférés au circuit extérieur. En effet, la demi-équation s’écrit pour le réactif limitant : 2Ag+(aq) + 2e- = 2Ag(s) Or, chaque électron porte une charge électrique de valeur Donc la charge électrique totale transférée vaut : Q = 2.xmax.NA Soit : Q = 2.xmax.F Q = 2 1,0.10–396,5.103 Soit Q = 1,9.102 C

  13. B.11. On sait que l’intensité est le débit des charges : Le temps étant exprimé en h, on a donc : 1 A.h = 3600 C soit  = 54.10–3 A.h ou 54 mA.h

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