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exercice pile de nickel

Posté par
n-a-d
18-02-10 à 16:35

bonjour a tous, j'ai un exercice qui me pose quelque problème et votre aide serait la bienvenue
en voici l'énoncé:
on réalise une pile formée a partir des couples: Ni2+/Ni et Zn2+/Zn, chaque solution a pour volume V=100mL et la concentration des ions positifs est C=5,0*10^-2mol/L pour la réaction suivante:           Ni2+(aq) + Zn(s)=Ni(s)+Zn2+(aq) La constante d'équilibre vaut K=10^18
A/  on me demande quelle relation existe il entre x max et la quantité de matière d'électrons qui ont circulé?? et je ne vois pas du tout comment faire...
ensuite je dois en déduire la quantité totale d'électricité débité par cette pile. faut il pour cette question que j'utilise Q=n(é)*F ?

B/  on prend une deuxième pile identique et on la laisse fonctionner pendant une heure. On supposera que l'intensité reste constante. on constate une augmentation de masse de l'électrode de Nickel:       delta m=100mg
1)calculer la quantité de matière d'ion Ni2+(aq) disparus pendant cette durée.
je ne sais pas qu'elle formule utilisé ou encore comment procédé pour répondre a cette question...
2) déterminer la quantité Q correspondante: pour ceci dois-je utilisé: Q=n(é)*F??
et enfin je dois en déduire l'intensité du courant.

merci par avance pour votre aide.

Posté par
Marc35
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 14:39

Bonjour,

Citation :
on me demande quelle relation existe il entre x max et la quantité de matière d'électrons qui ont circulé?? et je ne vois pas du tout comment faire...

Il suffit d'écrire les demi-équations.
L'une des demi-équations s'écrit :
Zn = Zn2+ + 2 e-
Donc, si, pour Zn2+, on a xmax moles, pour les électrons, on aura 2 xmax moles.

Posté par
n-a-d
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 15:03

d'accord merci =)

Posté par
Marc35
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 15:05

Citation :
en déduire la quantité totale d'électricité débité par cette pile. faut il pour cette question que j'utilise Q=n(é)*F

Il faut déterminer xmax. As-tu une idée ?

Posté par
n-a-d
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 15:17

comment puis-je faire pour calculer la quantité de matière d'ions Ni2+ disparu pendant 1heure?
j'ai ce ci comme données: M(Zn)=65,4g/mol, M(Ni)=58,7g/mol; charge élémentaire e: 1,60*10^19C, constante d'avogadro: NA=6,02*10^23mol et faraday: F=9,65*10^4C/mol

merci

Posté par
n-a-d
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 15:18

pour x max je fait C*V non?

Posté par
Marc35
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 17:25

Il faut faire un tableau d'avancement en fait... La constante d'équilibre étant égale à 1018, cela signifie que  K\,=\,\frac{[Zn^{2+}]_{eq}}{[Ni^{2+}]_{eq}}\,=\,10^{18}\,\Rightarrow\,[Zn^{2+}]_{eq}\,=\,10^{18}\,[Ni^{2+}]_{eq}\,\Rightarrow\,[Zn^{2+}]_{eq}\,>>\,[Ni^{2+}]_{eq}
La réaction peut être considérée comme totale.

Ni2+(aq) + Zn(s)= Ni(s) + Zn2+(aq)
initialxNi2+_ixZn_i0xZn2+_i
intermédiairexNi2+_i - xxZn_i - xxxZn2+_i + x
finalxNi2+_i - xmax 0xZn_i - xmaxxmax   ( xNi2+_i)xZn2+_i + xmax


La quantité d'électricité totale, débitée par la pile, sera donc : q = 2 xmax F
q = 2.(5.10-3).96500  C

Posté par
Marc35
re : exercice pile de nickel 19-02-10 à 17:32

B
1) La quantité de matière n d'ions Ni2+ disparus est égale à la quantité de matière correspondant aux 100 mg de Ni solide apparus.
2) La quantité de matière d'électrons est 2n mol ==> Q = 2 n F coulomb

L'intensité du courant ?
Quelle est la relation qui lie la quantité d'électricité, l'intensité et le temps ?



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