Bonjour,
Toujours pour m'entrainer, j'ai essayer de faire cet exercice .... mais sans succès !
pile Cu/Ag
I=0.4 A pendant 30 minutes
1) Quelle est la masse d'argent gagné par l'électrode sachant que Mag=108 g/mol ?
2) Quelle est la concentration en Cu2+ et en Ag2+ dans chaque compartiment de la pile au bout de 30 minutes ?
3) quelle est la durée maximale de la pile?
Pour la qestion 1 je sais que n=m/M donc m=n*M mais on ne connait pas n, donc je ne vois pas commencer avancer ...
Merci de votre aide
1)dans le compartiment qui correspond à l'éléctrode négtive de la pile , il se produit l'oxydation de Ag .
Ag ---------->Ag+ + e-
n(Ag) = n(e-) =>
d'autre part on a : q=It=n.e =>
d'ou: NA: nb d'Avogadro
par conséquence:
n : c'est le nombre d'ééctrons qui traverse le circuit pendant une durée t.
n(e-) : c'est la quantité de matière des éléctrons correspondant.
Les concentrations initiales sont les concentrations quand l'avancement x=0 c'est bien cela?
Si c'est ca alors on a
[Ag2+]= 1 mol/L
[Cu2+]= 0.5 mol/L
2) la concentration en Cu2+ et en Ag2+ dans chaque compartiment de la pile au bout de 30 minutes :
écrivons l'éq de la réa.qui se produit ds la pile:
2 Ag + Cu --> 2Ag+ + Cu2+
ni(Ag) ni(Cu) ni(Ag+) ni(Cu2+)
ni(Ag)-2x ni(Cu)-x ni(Ag+)+2x ni(Cu2+)+x
auniveau de l'éléctrode de cuivre se produit l'oxydation: Cu = Cu2+ +2e-
nombre de moles d'ions Cu2+ formés:
et d'après le tableau d'avancement ce memenb de mole est égale à:
or F=NA.e
=.... fais le calcul
et (Ag+)=-2x=...
= variation
si >0 c à d qu'il y'a augmentation du nb de mole
si <o diminution du nb de mole.
car ds le compartiment qui correspond au cuivre [Cu2+]augmente
ds l'autre compartiement [Ag+] diminue.
oui ,tu dois faire le calcul :
tu auras (Cu2+)=(0.4 * 30 * 60) / (2 * 96500 ) = 0.0037 mol
(Ag+)=-0,0075mol
mais ce n'est pas fini , tu en déduiras l'augmentation de la concentration de la 1ère sol puis la diminution de celle de la 2ème sol.
en divisant par le volume de la solution (que tu n'as pas précisé).
et enfin : tu connait:
[Ag2+]o= 1 mol/L
[Cu2+]o= 0.5 mol/L
tu trouves les concentration en Cu2+ et en Ag2+ dans chaque compartiment de la pile au bout de 30 minutes .
donc le volume total
V=v1+v2=40mL=0,04L
concentration en Ag+ dans chaque compartiment de la pile au bout de 30 minutes est.
[Ag+]=[Ag+]o-...
concentration en Cu2+ dans chaque compartiment de la pile au bout de 30 minutes est
:
[Cu2+]=[Cu2+]o+...
attention : corriges le tableau d'av:
2 Ag+ + Cu --> 2Ag + Cu2+
ni(Ag+) ni(Cu) ni(Ag) ni(Cu2)
ni(Ag+)-2x ni(Cu)-x ni(Ag)+2x ni(Cu2+)+x
le réactif limitant qui metera fin à la réaction (au fonctionnement de la pile) ce sont les ions Ag+
no(Ag+)-2xf=0
=>
Qmax=I.tmax
avec:
Qmax=n(e-).F
selon la demi équation: Ag--->Ag+ + e-
n(e-)=n(Ag+)formés =2xf (voir tableau)
Qmax=2xf.F=...
après avoir trouvé x=0.2 mol
pour avoir la concentration en ion Ag+, il faut que je divise x par le volume (20mL) non?
[Ag2+]o= 1 mol/L ,V=20mL => no(Ag+)=cv=0,02mol
[Cu2+]o= 0.5 mol/L ,V=20mL => no(Cu2+)=0,01mol
tu dois remplir le tableau d'avancement pour avoir les concentration
2 Ag+ + Cu --> 2Ag + Cu2+
0,02 ni(Cu) ni(Ag) 0,01
0,02-2x ni(Cu)-x ni(Ag)+2x 0,01+x
connaissant l'avancement tu peux calculer les concentration.
Alors :
pour Ag+
0,02-2x or x=0,2
donc 0,02-(2 x 0,2) = 0,02 x 0,4 = 0,008
La concentration de [Ag+] sera donc de 0,008 mol/L
pour Cu2+
0,01+x = 0,01 x 0,2 = 0,002
La concentration de [Cu2+] sera donc de 0,002 mol/L
C'est correct ?
non.
car:
n(Ag+) =0,02-(2 x 0,2) = 0,02 x 0,4 = 0,008mol
de meme :
n(Cu2+) =0,01+x = 0,01 x 0,2 = 0,002 mol
alors que
ok
Alors on a :
[Ag+]= 0,008 / 0,04 = 0,2mol/L
[Cu2+]= 0,002/0,04 = 0,05 mol/L
(car 20ml+20ml=40ml=0,04L)
c'est correct ?
Qmax=I.tmax
Donc tmax=Qmax/I
Or : Qmax=n(e-).F
selon la demi équation: Ag->Ag+ + e-
n(e-)=n(Ag+)formés =2xf
Qmax=2xf.F= 2 x 0,2 x 96500 = 38600 C
Donc tmax= 38600 / 0,4 = 96500 h
c'est correct ?
donc a la place de formée je met disparait mais sinon le résultat est bon ? (car 96500 h me parait beaucoup en plus c'est la valeur de F)
oui en débitant un courant I=0.4 A la pile aura une longue durée de vie.car cette durée correspond à la destruction d'une masse de Zin de l'anode m=13,08g par oxydation .
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