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pile

Posté par
ojofifi92
15-03-10 à 20:03

Bonjour pouvez vous m'aider svp ? merci d'avance

On relie par un pont salin une demi-pile constituée d'une lame de nickel plongeant dans 100 ml d'une solution de chlorure de nickel (2),
Ni2+(aq) + 2cl-(aq),à C= 1,0*10^-4 mol.L-1 et une demi- pile constituée d'une électrode de graphite plongeant dans 100 ml d'une solution contenant des ions Fe3+ à C' = 0,10 mol.l-1 et des ions Fe2+à la concentration C. Pendant 1,0 h, cette pile débite un courant d'intensité constante I= 25 mA. L'équation de la réaction pouvant se produire s'écrit :
2Fe2+  +   Ni2+ =  2Fe3+  + Ni

1) pour la question 1 j'ai déja montrer que l'équation évolue dans le sens inverse

mais après pour la dernire question on me demande de déterminer les variation correspondantes de la masse de l'électrode de nickel et de la concentration en ions fe ^ 2+.

Pouvez vous m'aider svp car je suis vraiment perdu !

Si sa peut aider j'ai trouver pour la quantité d'electricité Q quand la pile débite  90 c !

Posté par
Marc35
re : pile 15-03-10 à 22:02

Bonsoir,
1) Tu as fait ça comment ?
Après, il faut prendre une demi-équation
3$Ni\,=\,Ni^{2+}\,+\,2e^-

Ni=\,Ni^{2+}+\,2e^-
initialnin10
intermédiaireni - xn1 + x2 x
final (équilibre)ni - xfn1 + xf2 xf

Pour une mole d'électrons, on a 96480 C.
Donc, pour 90 C, on aura 90/96480 mol d'e- soit 1/1072 mol.
La quantité de nickel qui a disparu est xf donc 1/2144 mol  ( 4,66.10-4).
La masse molaire du nickel étant 58,7 g, la variation de masse de l'électrode de nickel est 58,7/2144 27,4 mg

sauf erreur éventuelle...

Posté par
ojofifi92
re : pile 16-03-10 à 09:37

pour la 1 j'ai dit que  l'équation évolue dans le sens inverse car on nous dit que la masse de l'électrode de nickel a diminué donc il suffit ensuite de regarder l'équation de la réaction !

Sinon pour la dernière question je viens de voir la correction du livre et j'avoue ne pas comprendre du tout car eux disent que D'après l'équation qui a lieu à l'electrode de nickel : n(e-)/2 = -n(ni) puisque le nickel est consommé lorsque la pile fonctionne.Soit avec n(ni) = m(ni)/M(ni) et Q =
n(e-).F (avec m(ni): variation de la masse de l'électrode de nickel pendant cette durée.)

m(ni)= - Q.M(ni)/2F = -27 mg.

Pouriez vous m'éclairer sur pourquoi il disent : n(e-)/2 ?

Posté par
Marc35
re : pile 16-03-10 à 14:03

C'est exactement ce que j'ai fait...

Citation :
Pourriez-vous m'éclairer sur pourquoi il disent : n(e-)/2 ?

Il y a deux fois plus d'électrons que de Ni2+ et que de Ni disparu.
Cela se voit sur la dernière ligne du tableau.
C'est pour cette raison qu'ils disent que la quantité de nickel disparu est n(e-)/2.

J'espère que c'est suffisamment clair...

Posté par
ojofifi92
re : pile 16-03-10 à 21:56

dsl non justement je ne comprend pas comment on sait qu'il il y a deux fois plus d'électrons que de Ni2+ et que de Ni disparu ?

Posté par
Barbidoux
re : pile 16-03-10 à 22:34

Soit Q la quantité d'électricité nécessaire à l'oxydation de n(Ni) moles de nickel (ou la réduction de n(Ni^(2+)) moles d'ion Ni^(2+))
La réaction électrochimique d'oxydation du nickel s'écrivant :
Ni-> Ni^(2+)+2*e^(-)
(et celle de réduction s'écrivant  Ni^(2+)+2*e^(-)->Ni) cela signifie qu'il faut 2 moles d'électron soit 2*F où F est le Faraday (mole d'électron) pour oxyder une mole de nickel (ou réduire une mole d'ion Ni^(2+). On utilise lors les proportions...
Q .....-> n(Ni)
2*F...-> 1 mol

==> n(Ni)=Q/(2*F)
ou n(Ni^(2+))=Q/(2*F) dans le cas de la réduction de l'ion Ni^(2+).

Si le courant qui traverse le système électrochimique est constant alors Q=I*t où I est le courant en A et t le temps en seconde.

Posté par
ojofifi92
re : pile 17-03-10 à 13:08

Ni-> Ni^(2+)+2*e^(-) c'est parce qu'on a 2 électrons qu'on met
Q/(2*F)  ?

Comment sait-on cependant si on s'occupe de l'oxydation ou de la réduction du nickel ?

Posté par
Barbidoux
re : pile 17-03-10 à 14:11

Ni-> Ni^(2+)+2*e^(-) c'est parce qu'on a 2 électrons qu'on met
Q/(2*F)  ?
-----------------
Oui,  
-----------------
Comment sait-on cependant si on s'occupe de l'oxydation ou de la réduction du nickel ?
-----------------
Cela dépend de la réaction d'électrode, dans le cas de ton exercice la réaction est une réduction
Ni^(2+)+2*e^(-)->Ni
-----------------

Posté par
ojofifi92
re : pile 20-03-10 à 10:41

Es-ce grâce à la réaction du début que l'on sait que c'est une réduction pour le nickel  ?

Posté par
Barbidoux
re : pile 20-03-10 à 11:56

Dans le cas de ton exercice la pile considérée est Ni/Ni^(2+)//Fe^(3+),Fe^(2+)/C.

Il y a plusieurs manière de connaître la polarité des électrodes.
- on peut te dire que la ddp entre le graphité et le nickel est >0 ==>le nickel est l'électrode négative et le graphique l'électrode >0
- on peut te donner la valeur de la constante de l'équilibre Ni^(2+)+2*Fe^(2+) --> Ni+2*Fe^(3+) (ou son inverse) en calculant la valeur initiale du quotient réactionnel tu obtiens le sens de déroulement spontané de la réaction donc  la polarité des électrodes.
- on peut te dire que la tension d'abandon de l'électrode de graphite est supérieure à celle du nickel ==>le nickel est l'électrode négative et le graphique l'électrode >0

Une fois connue les polarités des électrodes la pile  fonctionnant en générateur, son pôle négatif (le nickel) fonctionne en anode et les réactions d'électrode sont donc Ni->Ni^(2+)+2*e^(-) à la négative et Fe^(3+)+e^(-)->Fe^(2+) à la positive

Posté par
ojofifi92
re : pile 21-03-10 à 11:09

je voudrai savoir si même pour l'électrolyse on repère la polarité des électrodes en disant que :
à l'anode il y'a une oxydation et à la cathode une réduction ?

Posté par
Barbidoux
re : pile 21-03-10 à 12:03

Non... La polarité des électrode ne dépendent pas de leur mode de fonctionnement. La positive d'un système électrochimique (générateur ou cellule d'électrolyse) peut fonctionner comme anode ou cathode.  

Par exemple dans le cas de la pile Ni/Ni^(2+)//Fe^(3+),Fe^(2+)/C

Une fois connue les polarités des électrodes :
- lorsque la pile  fonctionne en générateur, son pôle négatif (le nickel) fonctionne en anode et son pôle positif en cathode et les réactions d'électrode sont donc Ni->Ni^(2+)+2*e^(-) à la négative et Fe^(3+)+e^(-)->Fe^(2+) à la positive
- lorsque la pile  fonctionne en récepteur, son pôle négatif (le nickel) fonctionne en cathode et son pôle positif en anode et les réactions d'électrode sont donc Ni^(2+)+2*e^(-)->Ni à la négative et Fe^(2+)->Fe^(3+)+e^(-) à la positive

Posté par
ojofifi92
re : pile 21-03-10 à 13:13

oui mais pour l'électrolyse c'est comme le cas de la pile qui fonctionne en récepteur ?

Posté par
Barbidoux
re : pile 21-03-10 à 13:40

Non, le fonctionnement en électrolyse dépend de l'électrolyse que l'on veut faire et cela n'a rien a voir avec les pôles du système électrochimique considéré. Par exemple si l'on veut déposer du nickel sur une électrode de Nickel à partir d'une solution d'ion Ni^(2+), il faudra que l'électrode de nickel fonctionne comme une cathode.

Dans le cas où l'électrode de nickel est est l'électrode négative du système électrochimique Ni/Ni^(2+)//Fe^(3+),Fe^(2+)/C, le système devra fonctionner en récepteur si l'on veut déposer du nickel.

Dans le cas où l'électrode de nickel est est l'électrode positive du système électrochimique Zn/Zn^(2+)/Ni^(2+)/Ni, le système devra fonctionner en générateur si l'on veut déposer du nickel.

Enfin dans le cas où l'électrode de nickel est associée à une autre électrode de nickel il n'y a ni pôle positif ni pôle négatif (électrode identiques), le système fonctionnera en récepteur. A la surface de l'une , l'anode, celle que l'on reliera à la borne positive d'un générateur, le nickel se dissoudra en se transformant en ions Ni^(2+) à la surface de l'autre (reliée à la borne négative du générateur) il y aura dépôt de nickel (méthode d'électrolyse utilisée dans l'affinage de certains métaux).

Pour un système électrochimique il y a deux modes de fonctionnements : en générateur et en récepteur.

L'électrolyse est une méthode qui permet de réaliser des réactions électrochimiques. C'est un processus de conversion de l'énergie électrique en énergie chimique et elle n'implique pas nécessairement le mode de fonctionnement du système électrochimique.

  



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