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Oxydoréduction et photographie
Bonjour tout le monde 
Je me présente (je suis nouveau 
) j'ai eus mon BAC S cette année, et lundi prochain, j'entame ma premiere année en classe prépa PCSI. Je viens vers vous, car mon école m'as donné un gros DM (si si, 15 exos de chimie.. 
) et franchement, il y en a certains ou j'ai du mal.. Notamment celui ci !
J'espere donc que vous pourriez m'aider un peu ^^"
Voici l'énoncé, je met mes réponses au fur et à mesure, en bref (c'est a partir de la question 5 que je patauge..)
Oxydoréduction et Photographie:
On se propose d'étudier (de manière simplifiée) le mode d'action d'un bain révélateur photographique. Les bains révélateurs de développement photographique sont constitués d'une solution aqueuse dont le pH reste constant, quelles que soient les transformations qui y ont lieu (on dit que la solution est "tamponnée" en pH). Cette solution contient différents produits :
- du bromure de potassium, K+(aq) + Br-(aq);
- du carbonate de sodium (ou de potassium);
- du sulfite de sodium ;
de l'hydroquinone, notée AH2
L'hydroquinone appartient au couple oxydant/réducteur benzoquinone/hydroquinone, que l'on note A(aq)/Ah(aq). Les deux molécules du couple sont électriquement neutres.
Le papier (ou le film) photographique que l'on immerge dans la solution porte, sur l'une de ses faces, une émulsion qui contient du bromure d'argent AgBr(s). L'application d'une image sur le papier (ou le film) est due à la formation de petits cristaux d'argent aux endroits exposés à la lumière, consécutive à la réaction chimique mettant en jeu deux couples oxydant/réducteur : AgBr(s)/Ag(s) et A(aq)/Ah(aq). Bien que la réaction ait lieu à la surface sensible du papier, on suppose qu'elle se déroule en solution aqueuse.
On donne la demi-réaction associée au couple AgBr (s)/Ag (s) :
AgBr(s) + e- = Ag(s) + Br-(aq)
1.a. Ecrire la demi-réaction associée au couple A(aq)/Ah(aq). A(aq) + 2H+(aq) + 2e- = AH2(aq)
b. En déduire l'équation de la réaction d'oxydoréduction qui conduit à la formation d'argent Ag (s). 2AgBr(s) + AH2(aq) = 2Ag(s) + Br-(aq) + A(aq) + 2H+(aq)
2. On utilise 1,0 L d'une solution aqueuse qui contient initialement :
- de l'hydroquinone, à la concentration 0,10 mol/L
- des ions bromure, à la concentration 1,0.10-2 mol/L
- de la benzoquinone, à la concentration 1,0.10-5 mol/L
- des ions oxonium, à la concentration 1,0.10-11 mol/L
a. Exprimer le quotient de réaction de la réaction Qr, i. Est-il fonction du pH de la solution ? Bon ça, pas de problème...
b. Calculer Qr, i. Qr, i = 1,0.10-30
3. La constante d'équilibre K associée à la réaction de formation de l'argent vaut environ 1.10-23. Cette constante est-elle fonction du pH de la solution ou d'un autre paramètre ? Pas de problème non plus...
b. Quel est le sens d'évolution spontané du systeme dans les conditions de la question 2 ? Sens direct car Qr,i < K
4.a Si la solution n'est pas tamponnée en pH, dans quel sens celui-ci varie-t-il au cours de développements successifs? Dans quel sens varient les concentrations de autres solutés ? Alors la j'ai mis que le pH diminuerait car la concentration en ions oxonium augmente, et que la concentration des réactifs va diminuer et celle des produits augmenter (mais je suis pas certain de ma réponse)
b. Ces évolution peuvent-elles modifier le sens d'évolution du système ? K< 104, la réaction n'est pas totale et donc peut se faire dans les deux sens
5. On suppose qu'on travail dans les conditions expérimentales initiales définies dans la question 2, excepté le pH, que l'on peut faire varier de 11 à 5. Et puis la, blocage.. Je pense qu'il faut faire un tableau d'avancement, a chaque pH différent (11, 10, 9, ... 6, 5) mais je sais pas comment interpréter et continuer..
a. Calculer les quotients de réactions initiaux correspondant aux différentes valeurs de pH. Réunir les résultats dans un tableau.
b. Tracer la courbe représentant log(Qr, i/K) en fonction du pH.
c. En déduire le pH minimum, pHmin, pour lequel le sens d'évolution spontanée est le sens direct.
6. On suppose qu'on travaille dans les conditions expérimentales dans la question 2 et que le milieu n'est pas tamponné.
a. Combien d'ions oxonium peuvent se former avant que pHmin ne soit atteint ?
b. Déterminer dans ces conditions le rapport R entre la quantité de matière d'hyrdoquinone qui a pu être effectivement utilisé et sa quantité de matière initiale.
c. Conclure : est-il intéressant de tamponner le milieu en pH ?
En vous remerciant !
rapidement
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Exercice 14 : Électrolyse de l'alumine
Oxydoréduction et Photographie:
On se propose d'étudier (de manière simplifiée) le mode d'action d'un bain révélateur photographique. Les bains révélateurs de développement photographique sont constitués d'une solution aqueuse dont le pH reste constant, quelles que soient les transformations qui y ont lieu (on dit que la solution est "tamponnée" en pH). Cette solution contient différents produits :
- du bromure de potassium, K+(aq) + Br-(aq);
- du carbonate de sodium (ou de potassium);
- du sulfite de sodium ;
de l'hydroquinone, notée AH2
L'hydroquinone appartient au couple oxydant/réducteur benzoquinone/hydroquinone, que l'on note A(aq)/Ah(aq). Les deux molécules du couple sont électriquement neutres.
Le papier (ou le film) photographique que l'on immerge dans la solution porte, sur l'une de ses faces, une émulsion qui contient du bromure d'argent AgBr(s). L'application d'une image sur le papier (ou le film) est due à la formation de petits cristaux d'argent aux endroits exposés à la lumière, consécutive à la réaction chimique mettant en jeu deux couples oxydant/réducteur : AgBr(s)/Ag(s) et A(aq)/Ah(aq). Bien que la réaction ait lieu à la surface sensible du papier, on suppose qu'elle se déroule en solution aqueuse.
On donne la demi-réaction associée au couple AgBr (s)/Ag (s) :
AgBr(s) + e^- = Ag(s) + Br^-(aq)
1.a. Ecrire la demi-réaction associée au couple A(aq)/Ah(aq).
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b. En déduire l'équation de la réaction d'oxydoréduction qui conduit à la formation d'argent Ag (s).
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2. On utilise 1,0 L d'une solution aqueuse qui contient initialement :
- de l'hydroquinone, à la concentration 0,10 mol/L
- des ions bromure, à la concentration 1,0.10-2 mol/L
- de la benzoquinone, à la concentration 1,0.10-5 mol/L
- des ions oxonium, à la concentration 1,0.10-11 mol/L
a. Exprimer le quotient de réaction de la réaction Qr, i. Est-il fonction du pH de la solution
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b. Calculer Qr
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3. La constante d'équilibre K associée à la réaction de formation de l'argent vaut environ 1.10^{-23}.
Cette constante est-elle fonction du pH de la solution ou d'un autre paramètre ?
elle est fonction du pH et de la concentration des espèces AH_2 , Br^- et A(aq)
b. Quel est le sens d'évolution spontané du systeme dans les conditions de la question
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Qr<K ==> sens direct
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4.a Si la solution n'est pas tamponnée en pH, dans quel sens celui-ci varie-t-il au cours de développements successifs? Dans quel sens varient les concentrations de autres solutés ?
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pH diminue diminue et ,
et
augmentent
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b. Ces évolution peuvent-elles modifier le sens d'évolution du système ?
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Non évolution du système jusqu'à l'équilibre
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5. On suppose qu'on travail dans les conditions expérimentales initiales définies dans la question 2, excepté le pH, que l'on peut faire varier de 11 à 5.
a. Calculer les quotients de réactions initiaux correspondant aux différentes valeurs de pH. Réunir les résultats dans un tableau.
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b. Tracer la courbe représentant log(Qr, i/K) en fonction du pH.
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c. En déduire le pH minimum, pHmin, pour lequel le sens d'évolution spontanée est le sens direct.
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le sens est le sens direct lorsque Qr<K ==> Qr/K<1 ==> log(Qr, i/K)<0
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à vérifier….
Bonjour !
J'ai réussi tout (grâce a toi Barbidoux) mais je bloque a la question 6..
6. On suppose qu'on travaille dans les conditions expérimentales dans la question 2 et que le milieu n'est pas tamponné.
a. Combien d'ions oxonium peuvent se former avant que pHmin ne soit atteint ?
b. Déterminer dans ces conditions le rapport R entre la quantité de matière d'hydroquinone qui a pu être effectivement utilisé et sa quantité de matière initiale.
c. Conclure : est-il intéressant de tamponner le milieu en pH ?
Je ne sais pas comment déterminer combien d'ions oxonium ont été formés. Je sais que pHmin = 8
Après, pour le rapport R, il faut que je prenne l'équation de la question 1 b) ce qui donne
R=nhydroquinone init/(nhydroquinone init - 2nH+)
Je pourrais ainsi conclure qu'il est intéressant de tamponné le milieu en pH pour ne pas utilisé d'ions hydroquinone
Mais je ne peux rien faire sans la question 6 a)
Si quelqu'un pourrait m'aider; ce serait génial, c'est le dernier exercice que j'ai a faire sur les 20 !
Merci
6. On suppose qu'on travaille dans les conditions expérimentales dans la question 2 et que le milieu n'est pas tamponné.
a. Combien d'ions oxonium peuvent se former avant que pHmin ne soit atteint ?
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Je dirais que le pH minmum est atteint lorsque ce qui conduit à pH=7.5 et la quantité d'ion oxonium formé vaut
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b. Déterminer dans ces conditions le rapport R entre la quantité de matière d'hydroquinone qui a pu être effectivement utilisé et sa quantité de matière initiale.
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La relation entre le nombre de moles d'hydroquinone consommées et le nombre de moles d'oxonium formées s'écrit n(AH_2)=n(H_30^+)/2 il s'en suit que
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c. Conclure : est-il intéressant de tamponner le milieu en pH ?
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Oui, ce qui permet d'utiliser le bain jusqu'à épuisement quasi total des réactif si le tampon utilisé à pour effet de consommer les ions oxoniums produits lors de la réduction du bromure d'argent.
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