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Nickelage d'une pièce métallique
Bonjour! Je suis coincé sur un exo et je me demandais si quelqu'un pouvait m'aider.
[ÉNONCÉ]
Il est possible de nickeler une pièce métallique afin de la rendre brillante par électrolyse. Un dépôt de nickel d'épaisseur e égale à 40 µm est réalisé sur un pot d'échappement de moto de surface S égale à 10 dm2. La pièce est plongée dans une solution contenant des ions nickel (II) Ni2+(aq).
Le générateur délivre un courant d'intensité I constante égale à 0,70 A et la tension entre les électrodes est 3,0 V.
[QUESTIONS]
1. Écrire l'équation de la réaction électrochimique conduisant au dépôt de nickel.
2. Déterminer la quantité n de nickel à déposer.
3. En déduire la durée de l'électrolyse.
4. Estimer l'énergie électrique nécessaire à la réalisation de ce dépôt.
[DONNÉES]
• M(Ni) = 58,7 g.mol-1 ; ρ(Ni) = 8,9 g.cm-3
• Énergie (en Joule) transférée par un générateur : E = U x I x Δt où U est la tension en V, I l'intensité du courant en A et Δt la durée en s.
[MES RÉPONSES]
1. Ni2+(aq) + 2e- --> Ni(s)
Pour la 2e réponse je pensais partir d'un calcul de la surface par l'épaisseur pour trouver le volume et à partir de ça faire n(Ni) = m/M(Ni) mais je ne trouve pas de résultat correct :/
Bonjour,
OK pour la question 1
Pour la question 2, expose ce que tu as fait, même si le résultat te semble faux afin qu'on puisse essayer de trouver ce qui ne va pas.
Je convertis l'épaisseur et la surface en mètres
40 µm => 4,0 x 10-5 m
10 dm2 => 0,1 m2
4,0 x 10-5 x 0,1 = 4,0 x 10-6 m3
Ce qui donne 4 cm3
Pour (x)g --> 4 cm3
8,9g --> 1 cm3
8,9 x 4 = 35,6
Donc la quantité de nickel à déposer est de 35,6 g
Oui, c'est exact à ceci près que ton résultat (35,6g) est la masse de nickel à déposer et non, comme tu l'écris "la quantité de nickel à déposer"
Mais du coup j'ai n(Ni) = m/M(Ni) = 35,6/58,7 = 6,06 x 10-1 mol ou 0,6 g.mol-1
n(Ni) = 35,6 / 58,7 = 0,606 mol
La quantité de Nickel à déposer est de 0,606 mol
Question 3:
Sachant que la quantité de matière n(e-) = z × x
(z = nb d'électrons échangés
x = avancement de la réaction d'électrolyse)
On a n(e-) = 2 × l'avancement
D'après la demi-équation, il faut donc 2x plus d'électrons : n(e-) = 2 n(Ni)
= 2 x 6,06 x 10-1
Ce qui donne 1,212 mol
La charge d'une mole d'électron est : e x NA
Donc Q = n(e-) x e x NA
Q = 1,212 x 1,6 x 10-19 x 6,0 x 1023
Q = 1,16 x 105
On sait que l'intensité du courant est : I = Q/Δt
Donc on en déduit que Δt = Q/I
Δt = 1,16 x 105 C/0,70 A
Δt = 165 714 s ce qui donne près de 46 heures
C'est pas un peu beaucoup trop ?
Ou alors je me suis trompé et on divise par les coefficients stoechiometriques :
n(Ni)/1 = n(e-)/2
Du coup n(e-)/2 = 6,06 x 10-1/2
Ce qui donne 3,03 x 10-4 mol
Sans refaire les calculs je trouve Q = 2,9088 x 101 ou 29,088 C
Donc Δt = 2,9088 x 101 C/0,70 A = 4,15 x 101 ou 41 secondes
Ça m'a l'air trop court
Si on mène le calcul que tu as fait de manière plus précise avec :
NA = 6,02214 . 1023 mol-1
q = 1,602177 . 10-19 C
et en évitant d'arrondir abusivement les résultats intermédiaires tu trouveras un résultat de 46,4h
Ça m'a l'air vraiment beaucoup 46h pour une simple pièce avec 0,70 Volts
Dans mes exercices souvent ça dure pas plus de 30 minutes
C'est probablement la réponse mais je trouve juste ça bizarre
QUESTION 4
J'ai répondu à cette question précédemment :
[bleu]Sachant que la quantité de matière n(e-) = z × x
(z = nb d'électrons échangés
x = avancement de la réaction d'électrolyse)
On a n(e-) = 2 × l'avancement
D'après la demi-équation, il faut donc 2x plus d'électrons : n(e-) = 2 n(Ni) = 2 x 6,06 x 10-1
Ce qui donne 1,212 mol
La charge d'une mole d'électron est : e x NA
Donc Q = n(e-) x e x NA
Q = 1,212 x 1,6 x 10-19 x 6,0 x 1023
Q = 1,16 x 105[/bleu]
L'énergie électrique nécessaire à la réalisation de ce dépôt est de 1,16 x 105 C
Si tu tiens à comparer avec d'autres exercices pense à comparer
a) Les masses à électrolyser (ici 35g)
b) Les masses molaires des métaux concernés
c) Les intensités utilisées ( ici 0,7A et non 0,7V !)
Exemple : Pour le même métal (Nickel) et
Un dépôt de 1g (35 fois moins)
Une intensité de 7A ( 10 fois plus)
La durée est divisée par 35 * 10 = 350 et ramenée à environ 8 min
On ne se sert pas non plus de la donnée:
• Énergie (en Joule) transférée par un générateur : E = U x I x Δt où U est la tension en V, I l'intensité du courant en A et Δt la durée en s.
Je sais que ça doit être bon je trouve juste ça bizarre qu'on ait pas à utiliser toutes les données de l'énoncé.
D'ailleurs, pourquoi on ne se sert pas des 3,0 V donnés dans l'énoncé ?
Le calcul contenu dans ton message du 09-04-21 à 16:23 dans lequel tu confonds la charge électrique (en C) avec l'énergie électrique ( en J ) est faux
La formule qui te donne l'énergie est dans l'énoncé
D'accord, du coup j'ai E = U x I x Δt
E = 3,0 x 0,70 x 167 057,5
E = 350 820,6 J
L'énergie électrique nécessaire à la réalisation de ce dépôt est de 350 820,6 Joules
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