Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Electrolyse
Bonjour,
j'ai un exercice à faire en chimie pour mercredi et je bloque un peu, donc je me permets de demander votre aide =)
Voici l'énoncé :
Données :
couple oxydant/reducteur :Al3+/Al ; Cu 2+/Cu ; F= 96500C.mol-1
Soit K = 10-200 la constante d'équilibre associée à la réaction entre l'ion aluminium et le cuivre métallique.
Une pile est obtenue en reliant deux demi-piles par une solution gélifiée de chlorure de potassium, K+ + Cl-.
Une des deux demi-piles est constituée d'une lame d'aluminium plongeant dans 100.0mL d'une solution de chlorure d'aluminium (Al3++ Cl-), telle que [Al3+]i= 0.10mol.L-1
L'autre est constituée d'une lame de cuivre plongeant dans 100.0mL d'une solution de chlorure de cuivre (Cu2++ 2 Cl-) telle que [Cu2+]i= 1.0*10-2mol.L-1
On la branche aux bornes d'un conducteur ohmique.
Questions : [b][/b]
1) Prévoir le sens d'évolution spontanée du système chimique constituant la pile.
2) Quelle réaction a lieu à chacune des électrodes ?
3) A quelle condition la pile sera considérée comme usée ?
4) Faire un dessin de la pile et y représenter le mouvement des différents porteurs de charges lorsqu'elle est branchée aux bornes du conducteur ohmique.
5) En déduire la polarité de cette pile et son schéma conventionnel.
6) La pile débite un courant d'intensité constante I=10mA pendant la durée 
t=1.0h
a) Quelle est la quantité d'électricité Q mise en jeu ?
b) Quelles sont les concentrations en ions aluminium et cuivre à la fin de l'expérience (on considèrera que les volumes des solutions n'ont pas changé et que les métaux sont toujours en excès) ?
7) Déterminer les concentrations en ions aluminium et cuivre quand la pile aura cessé de débiter un courant (on considèrera la réaction comme totale ; soit un taux d'avancement final de 1).
8) En déduire la durée de fonctionnement de cette pile débitant un courant constant I= 100mA
Voici ce que j'ai essayé de faire :
1) Le sens d'évolution dépend de Qr,i et de K
=> Si Qr,i>K alors le sens est indirect
=> Si Qr,i<K alors le sens est direct
Mais je n'arrive pas à calculer Qr,i : je pense que la réaction que j'ai trouvée est fausse :
2Al + 3 Cu 2+= 2Al3++3Cu
2) réduction à la cathode : Cu2++ 2e-=Cu
oxydation à l'anode : Al = Al3++3e-
3)La pile est usée lorsque l'état d'équilibre est atteint.
6)a) Q = I*t = 10*10-3*3600 = 36C
Je ne sais pas si c'est bon et je n'arrive pas à résoudre les autres questions.
Merci d'avance pour votre aide.
si la constante d'équilibre de la réaction de Al3+ avec Cu est K=10-200 ,la réaction spontanée sera celle de Cu2+ avec Al .Sa constante d'équilibre vaut K'=1/K=10200.
une autre façon de
Si l'on veut comparer K et Qr il faut d'abord écrire l'équation de réaction dans le sens indiqué pour le calcul de K
2Al3+ +3Cu(s) = 3Cu2+ +2Al(s)
K= [Cu2+]3eq/[Al3+]2eq=10-200
Qr=[Cu2+]3in/[Al3+]2in =(10-2)3/(10-1)2=10-4
Qr>> K le système évolue dans le sens indirect ,c'est à dire que la réaction spontanée est celle de Cu2+ ave Al (ton équation est bonne)
2)ok
3)ok
6a)ok
qté d'électrons transportée
ne=Q/F
qté de matière de Cu2+ disparu
n(Cu2+)disparue=ne/2
qté deCu2+ au bout d'une heure
n(Cu)initiale-n(Cu)disparue
concentration=n/V
qté de Al3+ apparue
n(Al3+)=ne/3
qté de Al3+ au bout d'une heure
n(Al3+)initiale+n(Al3+)apparue
Concentration C=n/V
7)Puisqu'on considère la réaction comme totale ,la pile cessera de débiter lorsque le réactif limitant aura disparu.
8)il aura disparu 10-3mol de Cu2+,ce qui correspond àla capture de 2.10-3mol d'électrons .
Q=2.10-3*F
t=Q/I
une autre façon de résoudre la 7 est de faire un tableau d'avancement.
à l'état final
n(Cu2+)=10-3-3xmax =0
xmax=103/3 mol
en cours de réaction il y a 6x mol d'électrons échangés
à l'état final,la qté d'é échangée est 6xmax
n(e-)=6*10-3/3=2.10-3mol
on retrouve le résultat précédent.
remarque :le titre ne correspond pas au sujet.
Il ne s'agit pas d'une électrolyse puisque la réaction évolue dans le sens spontané
je suppose que tu as fait le schéma
les e- se dirigent vers Cu (borne +) = cathode (siège d'une réduction
Al:borne - :anode (siège d'une oxydation)
kes K+ du pont se dirigent vers le compartiment Cu pour compenser la disparition de charges + (Cu2+)
les Cl- se dirigent vers le compartoment Al pour compenser l'augmentation en charges + (Al3+)
Annuler
connectez vous