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Variation de masse de l'électrode de zinc

Posté par
bechelly1
19-03-23 à 10:29

Bonjour, j'ai besoin d'aide dans mon exercise de chimie.

On associe l'électrode standard à hydrogène (ESH) avec la demi-pile Sn^2^+/Sn dans laquelle [Sn^2^+]= 1mol/L. La fem de cette pile vaut 0.15V. L'électrode de platine constitue le pôle positif.
Données:E^0(Zn^2^+/Zn)=-0.76V; M(Sn)=119g/mol; M(Zn)=65g/mol.

1. Ecrire les équations des transformations chimiques qui s'effectuent dans la pile.
2H^++2e^-\rightarrow H_2
Sn\rightarrow Sn^2^++2e^-

2.Calculer le potentiel rédox du couple Sn^2^+/Sn.
E^0(Sn^2^+/Sn)=0.15V

3. On remplace l'ESH par la demie-pile Zn^2^+/Zn avec [Zn^2^+]=1mol/L.

3.1. Indiquer le pôle positif de cette nouvelle pile et calculer ainsi sa fem.
L'étain est le pôle positif.
E^0 pile=0.15+0.76=0.91V.

3.2. Cette pile consomme-t-elle de l'étain ou du zinc?
Cette pile consomme du zinc.

4. La masse de l'électrode d'étain, pendant un temps t, a varié de m=275mg. Déterminer la variation de masse de l'électrode de zinc pendant la même durée de temps t.

Pour cette dernière partie, j'ai fais une longue méthode qui allait marcher si j'avais le volume par donnée.
Comment je peux répondre à une tel question svp?

Posté par
vanoise
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 10:50

Tu n'as pas bien compris dans l'autre exercice la notion de potentiel négatif. Ici, l'électrode en étain est l'électrode négative par rapport à l'électrode standard à hydrogène. Le potentiel standard du couple Sn2+/Sn est donc négatif.

Posté par
bechelly1
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 11:14

Vous avez raison, j'avais dû remarquer que l'étain est l'électrode négative (Sn se transforme en Sn2+).
Donc:
0.15=0-E^0(Sn^2^+/Sn)
E^0(Sn^2^+/Sn)=-0.15V.

Alors dans la partie 3.1, E^0pile=0.61V.

Posté par
vanoise
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 11:34

D'accord avec toi maintenant !

Posté par
bechelly1
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 12:56

J'ai écrit l'équation bilan de la réaction:
Zn+Sn^2^+\rightarrow Zn^2^++Sn

Puisque l'étain est la cathode, la masse Sn doit augmenter. Alors m(Sn)_t=m_0(Sn)+0.275g.
Parsuite: n(Sn)_t=\frac{m_0(Sn)+0.275g}{119}.

D'après les rapports stœchiométriques:
n formé(Sn)_t=n cons(Zn)_t=\frac{m_0(Sn)+0.275}{119}.

Je trouve aussi que n cons(Zn)_t=\frac{m_0(Zn)- \delta m}{65} (le zinc est l'anode, donc la masse de la lame de zinc diminue de delta m).

Maintenant j'ai l'égalité suivante:

\frac{m_0(Sn)+0.275g}{119}=\frac{m_0(Zn)-\delta m}{65}

Pour continuer je dois trouver les valeurs de m_0(Sn) et m_0(Zn), mais vue que je n'est aucune donnée dans l'exercice pour les trouver, j'ai "considéré" que le volume est 0.1L

Par calcul, j'ai trouvé que m_0(Sn)=11.9g et que la m_0(Zn)=6.5g.

Par remplacement:

\frac{6.5-\delta m}{65}=\frac{11.9+0.275g}{119}

Donc:

\delta m=-0.15g

Posté par
vanoise
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 13:21

Ce que tu as fait est un peu compliqué. Je ne connais pas les exigences de ton programme mais, selon moi, une variation est une grandeur algébrique, positive pour une augmentation, négative pour une diminution. Ainsi :

\Delta m_{(Sn)}=-0,275g

Ensuite, l'équation bilan de la réaction montre que la quantité disparue d'étain est égale à la quantité formée de zinc. Cela donne de façon immédiate:

\frac{\Delta m_{(Zn)}}{M_{(Zn)}}=-\frac{\Delta m_{(Sn)}}{M_{(Sn)}}

\Delta m_{(Zn)}=-M_{(Zn)}\cdot\frac{\Delta m_{(Sn)}}{M_{(Sn)}}

Posté par
bechelly1
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 13:39

En effet, votre méthode est bien plus facile et donne la même réponse pour un volume de 0.1L.

Juste une question: pourquoi delta m(Sn)=-0.275g et non pas 0.275g?

L'étain est la cathode, la lame ne doit pas augmenter en masse?

(comment avez-vous écrit delta dans latex)

Posté par
vanoise
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 13:56

Tu as raison étourderie de ma part sur les signes :

\Delta m_{(Sn)}=0,275g

\Delta m_{(Zn)}=-M_{(Zn)}\cdot\frac{\Delta m_{(Sn)}}{M_{(Sn)}}=-65\cdot\frac{0,275}{119}\approx-0,150g

Le volume de la solution de sel d'étain n'intervient pas directement. Il faut juste supposer qu'elle contient initialement une quantité d'ions Sn2+ supérieure à la quantité de zinc disparue.
En latex, le code \Delta donne \Delta alors que le code \delta donne \delta.

Posté par
bechelly1
re : Variation de masse de l'électrode de zinc 19-03-23 à 14:11

D'accord, merci pour tout, et désolé de vous déranger un dimanche.



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