Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
Chapitre 2 : Les piles électrochimiquesChapitre 2 : Les piles électrochimiques
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
I. Quels sont les deux types de transfert spontanéd’électrons ?
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
I.1. Transferts spontanés directs d’électrons
Réduction des ions cuivre II en CuOxydation du Zn en ions zinc IIAugmentation de température
Transformation spontanée
Pas de transformation
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
I.1. Transferts spontanés directs d’électrons
Ces observations expérimentales traduisent un transfertd’électrons du réducteur Réd vers l’oxydant Oxspontané……………………. d’électrons du réducteur Réd1 vers l oxydant Ox2.
Ce transfert spontané d’électrons se fait ……………………… entre leréducteur Réd1 et l’oxydant Ox2.
spontanédirectement
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
I.2. Transferts spontanés indirects d’électrons
On peut récupérer l’énergie libérée lors de la réaction d’oxydoréduction enséparant les réactifs dans …………………………………………………………L t f t t i i d
deux compartiments différentsindirectLe transfert est ainsi rendu ………………..indirect
Cependant il est nécessaire de relier chacun des compartiments par unpour le circuit électrique et assurerpont salin fermer………………………… pour ……………… le circuit électrique et assurer
ainsi le transfert des ……………………… entre chaque compartiment (et letransport du courant).
pont salin fermerélectrons
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
I.2. Transferts spontanés indirects d’électrons
AR
Lame de cuivre
Lame de zinc
V
Pont salin
Solution de Solution de 2 2(aq) 4(aq)Cu SO+ −+ 2 2
(aq) 4(aq)Zn SO+ −+(aq) (aq) (aq) 4(aq)
P l bi i d t i i é li é pile électrochimiquePar le biais de ce montage on a ainsi réalisé une ……………………………………pile électrochimique
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II Qu’est ce qu’une pile électrochimique ?II. Qu est‐ce qu une pile électrochimique ?
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II.1. Définition d’une pile électrochimique
Une pile électrochimique est un dispositif qui convertit une énergie………………………….. en énergie …………………………….. grâce à unchimique électriqueg gtransfert…………………… .………………………. d’…………………… entredeux couples oxydant / réducteur via un circuit électrique extérieur (les deuxcouples ne sont pas en contact).
spontané indirect électrons
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II.2. Les composants d’une pile électrochimique
Une pile électrochimique est constituée de …………………………………………...contenant chacun un couple oxydant / réducteur qui sont reliés par un …………
deux compartiments distinctspont
salin………….salin
AR
Lame de cuivre
Lame de zinc
V
Pont salin
Solution de Solution de 2 2(aq) 4(aq)Cu SO+ −+ 2 2
(aq) 4(aq)Zn SO+ −+
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II.2. Les composants d’une pile électrochimique
a) Demi-pile
AR
Lame de cuivre
Lame de zinc
V
Pont salin
Solution de Solution deSolution de Solution de 2 2(aq) 4(aq)Cu SO+ −+ 2 2
(aq) 4(aq)Zn SO+ −+
Chaque compartiment d’une pile constitue une …………………demi-pile
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II.2. Les composants d’une pile électrochimique
Lame de
a) Demi-pile
Lame de cuivre Électrode de cuivre
Cu(s)
Solution électrolytique
Solution de 2 2(aq) 4(aq)Cu SO+ −+
électrolytique
Une demi-pile est constituée ………………………………… appelée ………………………….., qui plonge dans une ……………………………………….. contenant l’ion métallique associé au métal M(s).
d’une plaque de métal M(s)électrode solution électrolytique
co te a t o éta que assoc é au é a (s)Autrement dit chaque demi-pile contient l’oxydant et le réducteur d’un couple.
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
II.2. Les composants d’une pile électrochimique
b) Pont salin
P t liPont salin
Le pont salin fait le lien entre les deux demi-piles, il est constitué d’unélectrolyte (conducteur ionique)électrolyte (conducteur ionique)
Ex : solution de chlorure de potassium ( ) ou nitrate d’ammonium ( )
−+ + ClK−+ + 34 NONH( )34
Il assure :la pour permettre la circulation defermeture du circuitla ………………………………………………. pour permettre la circulation de courant électrique entre chaque demi-pile
etl’………………………………………. des solutions de chaque demi-pile.électroneutralitél ………………………………………. des solutions de chaque demi pile.
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III Comment fonctionne une pile électrochimique ?III. Comment fonctionne une pile électrochimique ?
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
Exemple de la pile Daniell : Zinc – Cuivrep p
R
Pont salin(s)Cu (s)Zn(aq )K +
(aq )Cl−
2(aq)Cu + 2
(aq)Zn +
24(aq)SO − 2
4(aq)SO −
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.1. Réactions aux électrodes et polarité des électrodes
Les réactions d’oxydation et de réduction (transfert d’électrons) ont lieu à lasurface des électrodes.
l’ANODE est l’électrode qui est le siège d’une ………………………….., c’est laborne ……………. de la pile (c’est de cette électrode que partent les
OXYDATIONNÉGATIVE
électrons vers le circuit extérieur).
la CATHODE est l’électrode qui est le siège d’une ……………………….., c’estRÉDUCTIONq g ,la borne …………… de la pile (c’est sur cette électrode que les électronsarrivent par le circuit extérieur).
POSITIVE
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.1. Réactions aux électrodes et polarité des électrodesExemple de la pile Daniell : Zinc – Cuivre
R
Pont salin
(aq )K +(aq )Cl−
2(aq)Cu +
C
2(aq)Zn +
(s)Cu(s)Zn
24(aq)SO − 2
4(aq)SO −
c’est une ……………………, l’électrode de zinc est donc …………………
−+ += e2ZnZn 2(aq)(s)
oxydation l’anode
(s)2(aq) Cue2Cu =+ −+
c’est une ……………………, l’électrode de cuivre est donc …………………..réduction la cathode,
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.2. Mouvement des porteurs de charge dans une pile électrochimique
a) Mouvement des électrons dans le circuit électrique
L’électrode de fournit des électrons il s’agit donc de l’oxydation du
À l’anode
zinc
−+ += e2ZnZn 2(aq)(s)
L’électrode de ……………. fournit des électrons, il s’agit donc de l’oxydation du……………… et la concentration en ions ……………… augmente au cours dutemps.La lame de perd de sa matière sa masse diminue
zinczinc +2
(aq)Zn
zincLa lame de ……………… perd de sa matière, sa masse diminue.zinc
À la cathode (s)2(aq) Cue2Cu =+ −+
À la cathode
L’électrode de ……………….. capte des électrons qui vont participer à laréduction des ions ……………………… et la concentration en ions
cuivrecuivre (II)
(s)(aq)
………………… diminue au cours du tempsLa lame de ………………. gagne de la matière, sa masse augmente (un dépôt de……………….. apparaît sur la lame).
+2(aq)Cu
cuivrecuivre
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III.2. Mouvement des porteurs de charge dans une pile électrochimique
a) Mouvement des électrons dans le circuit électrique
Re−e−
ZoomZoom R
(aq )K +(aq )Cl−
Zoom
2e− 2(aq)Zn +
Zoom
2e− 2(aq)Cu +
I I
Pont salin
(aq ) (aq )
e−
(s)Zn
e−(s)Cu
(aq)
2(aq)Cu +
(s)Cu(s)Zn
2(aq)Zn +
24(aq)SO − 2
4(aq)SO −
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III.2. Mouvement des porteurs de charge dans une pile électrochimique
b) Mouvement des ions et rôle du pont salin
Les électrons ……………………………… à l’état libre dans les solutionsaqueuses électrolytiques.
n’existent pas
Dans les solutions et dans le pont salin, la circulation du courant est assurée par un ………………………………déplacement d’ions
Les anions du pont salin vont migrer du côté du compartiment où la concentrationen ions métalliques ………..………… au cours du temps donc vers+n
(aq)M augmenteq pl’…………………(assure l’électroneutralité).
(aq)
L ti d t li t i d ôté d ti t ù l
ANODE
Les cations du pont salin vont migrer du côté du compartiment où laconcentration en ions métalliques ……..………… au cours du temps doncvers la…………………(assure l’électroneutralité).
+n(aq)M diminue
CATHODE
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III.2. Mouvement des porteurs de charge dans une pile électrochimique
b) Mouvement des ions et rôle du pont salin
Re−e−
ZoomZoom R
(aq )K +(aq )Cl−
Zoom
2e− 2(aq)Zn +
Zoom
2e− 2(aq)Cu +
I I
Pont salin
(aq ) (aq )
e−
(s)Zn
e−(s)Cu
(aq)
2(aq)Cu +
(s)Cu(s)Zn
2(aq)Zn +
24(aq)SO − 2
4(aq)SO −
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III.2. Mouvement des porteurs de charge dans une pile électrochimique
On considère une pile électrochimique composée de deux demi-piles constituéeschacune d’une plaque de métal M(s) qui plonge dans une solution électrolytiquecontenant l’ion métallique associé au métal M(s).
+n(aq)M
À l’anodela masse de l’électrode ……………………… au cours du tempsdiminue
tla concentration en ions métalliques …………………………+n(aq)M augmente
À la cathode
la masse de l’électrode ……………………… au cours du tempsaugmente
la concentration en ions métalliques …………………………+n(aq)M diminue
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.3. Schéma conventionnel d’une pile électrochimique
(s)2p(aq)2
n(aq)1(s)1 M/M//M/M ++
Électrodes
(s)2(aq)2(aq)1(s)1 ,,,,
Pont salin
La borne négative sera placée à gauche
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.4. Force électromotrice (f.é.m.) d’une pile électrochimique
La f.é.m. d’une pile correspond à la ………………………………………………..
On mesure la f é m en plaçant un voltmètre entre les deux électrodes de la pile
tension à vide de la pile
On mesure la f.é.m. en plaçant un voltmètre entre les deux électrodes de la pilequand ………………………………………. ne circule (la résistance d’unvoltmètre est très grande et aucun courant ne circule).
aucun courant
La mesure de la f.é.m. permet de …………………………………………………..trouver le sens du courant
La caractéristique d’une pile est : ..........................=PNU − ⋅E r Iq p PN
UPNUPN
E
I
r IE r I
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.4. Force électromotrice (f.é.m.) d’une pile électrochimique
IUPN
UPN
E
I
r I
La caractéristique d’une pile est : ..........................=PNU − ⋅E r I intensité du courant débité par la pile en ampère A
tension aux bornes du générateur en volts V
force électromotrice(f.é.m.) en volts V
résistance interne en ohms Ω
ampère A
La f.é.m. d’une pile dépend :
g ( )
t d lde la ……………………………………… mis en jeu
det
nature des couples
concentrations en ions métalliques des solutionsdes ……………………………………………………………………………………….concentrations en ions métalliques des solutions
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.5. La pile électrochimique : un système hors équilibre
Une pile est un système qui satisfait ………………………………………………aux critères d’évolution spontanée
Au cours de son fonctionnement la pile est un système chimiqueAu cours de son fonctionnement, la pile est un système chimique………………………………hors équilibre
L’avancement x(t) de la réaction ……………………. et le quotient de réaction Qraugmente( ) q r
……………. ;La pile débite alors des électrons, l’intensité I du courant débité ………………………………………..
varie
n’est pas nulle I ≠ 0 A
La pile tend alors vers un état d’équilibre, …………………….., qui est atteint lorsqu’elle est usée
Qr, éq = Klorsqu’elle est usée. À cet instant l’avancement vaut xéq, l’intensité du courant débité est nulle Iéq = ………………., la tension de la pile UPN tend …………………. donc la f.é.m. aussi
0 A vers 0 aussi.
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Argent
Elle est constituée :
d’une demi-pile de cuivre : électrode de qui plonge dans une solution d’ions (s)Cu 2(aq)Cu +p q p g(s) (aq)
d’une demi-pile d’argent : électrode de qui plonge dans une solution d’ions (s)Ag (aq)Ag+
d’un pont salin de nitrate de potassium (ions et )(aq)K+3,(aq)NO−
Les concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales àLes concentrations en ions métalliques à l état initial sont toutes égales à 1C 0,10 mol L−= ⋅
Les réactions qui peuvent avoir lieu entre ces couples sont :
(s)(aq)2(aq)'(s) CuAg2CuAg2 +=+ ++ 16
1K 4,7 10−= ⋅ à 25°C (réaction )(s)(aq)(aq)(s) gg 1 , ( )
+ ++ = + 22Ag Cu 2Ag Cu 152K 2 1 10= = ⋅ à 25°C (réaction )
1+ = +(aq) (s) (s) '(aq)2Ag Cu 2Ag Cu 2K ............ 2,1 10 à 25 C (réaction )
1K
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ ArgentLes concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales à
1C 0,10 mol L−= ⋅
Calculer la valeur du quotient de réaction à l’état initial pour chacune desréactions
2 16(s)(aq)
2(aq)'(s) CuAg2CuAg2 +=+ ++ 16
1K 4,7 10−= ⋅ à 25°C (réaction )
r ,i,1Q .................................................................=2
(aq)
2( )
Ag
Cu
+
+
⎡ ⎤⎣ ⎦ =⎡ ⎤⎣ ⎦
10,10 K>(aq)Cu⎡ ⎤⎣ ⎦
donc la réaction évolue en sens indirect
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ ArgentIII.6. Un exemple d application : la pile Cuivre ArgentLes concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales à
1C 0,10 mol L−= ⋅
+ ++ = + 2(aq) (s) (s) '(aq)2Ag Cu 2Ag Cu 15
2K ............ 2,1 10= = ⋅ à 25°C (réaction )1
Kq q1K
2Cu +⎡ ⎤⎣ ⎦r ,i,2Q .................................................................= (aq)
2
(aq)
Cu
Ag+
⎡ ⎤⎣ ⎦ =⎡ ⎤⎣ ⎦
210 K<
donc la réaction évolue en sens direct
La réaction spontanée est donc la réaction
De plus la constante d’équilibre est très importante donc la réaction est totale
152K 2,1 10= ⋅
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ ArgentLes concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales à
1C 0,10 mol L−= ⋅1+ ++ = + 2
(aq) (s) (s) '(aq)2Ag Cu 2Ag Cu 152K ............ 2,1 10= = ⋅ à 25°C (réaction )
1
1K
Déterminer la polarité de chaque électrodecèdeL’électrode de cuivre ……………….. donc des électrons qui sont ………………….
par les ions au contact de l’électrode d’argentAg+captés
par les ions au contact de l électrode d argent(aq)Ag
À l’extérieur de la pile les électrons vont de l’électrode ………………………….vers l’électrode
de cuivre (s)Cud’argent (s)Agl électrode …………………………….g ( )
Le courant d’intensité I circule dans ……………………….dans l’autre sens
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ ArgentLes concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales à
1C 0,10 mol L−= ⋅1+ ++ = + 2
(aq) (s) (s) '(aq)2Ag Cu 2Ag Cu 152K ............ 2,1 10= = ⋅ à 25°C (réaction )
1
1K
L’électrode de cuivre est le siège d’une ………………., c’est ……….……………….., elle constitue la borne ………. de la pile car elle ………………. les électrons.
oxydation l’anode− cède
L’électrode d’argent est le siège d’une c’estréduction la cathodeL électrode d argent est le siège d une ……………………., c est ……………………, elle constitue le borne ………. de la pile car dans le circuit extérieur, les électrons ………………. à cette électrode.
+arrivent
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
III.6. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ ArgentLes concentrations en ions métalliques à l’état initial sont toutes égales à
1C 0,10 mol L−= ⋅1
Dét i ll d i il t di i l ti t l iK+
+ ++ = + 2(aq) (s) (s) '(aq)2Ag Cu 2Ag Cu 15
2K ............ 2,1 10= = ⋅ à 25°C (réaction )1
1K
Déterminer vers quelle demi-pile vont se diriger les cations et les anionsdu pont salin
(aq)K+
3,(aq)NO−
(aq)K+ vers la demi-pile ………… afin de compenser la disparition des ions (aq)Ag+
argent
3,(aq)NO− vers la demi-pile ………… afin de compenser l’apparition des ions
cuivre2(aq)Cu +
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV. Quelle quantité d’électricité peut débiter une pile électrochimique ?
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.1. Intensité du courant débitée par une pile électrochimique
Pendant une durée , N électrons, de charge individuellecirculent à travers une section S de conducteur, la charge totale qui a traversé
Δt C101,6eq 19e
−⋅−=−=g
la section S est :e)(NqN e −⋅=⋅
L’intensité du courant continu I est définie comme un débit de charges, elle est positive donc :
Q N×e valeur absolue de la ....................=I QΔt
=N×eΔt
charge en coulomb (C)Durée en seconde (s)
Intensité du courant en ampère (A)
Au total il y a N électrons sont transférés entre les deux demi-piles, on en déduit la relation suivante :
=N− × An(e ) N...................=N A
en mol, quantité de tiè d’él t
en mol – 1, constante d’A dmatière d’électrons
transférés lorsque la pile débite
d’Avogadro
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.1. Intensité du courant débitée par une pile électrochimique
=N×eI −( ) N −( ) F=IΔt
N)(N
..................................................=I× ×
=An(e ) N eΔt
×n(e )ΔtF
AN)(enN ×= −
constante appelée le ppFaraday
Un faraday correspond à la valeur absolue de la charge d’une mole d’électronsUn faraday correspond à la valeur absolue de la charge d une mole d électrons
23 196,02 10 1,6 10− −= ⋅ = ⋅ × ⋅ = × ⋅4 1A1 N e 9,65 10 C molF
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
Elle est constituée :
d’une demi-pile de cuivre : électrode de qui plonge dans une solution d’ions (s)Cu 2(aq)Cu +p q p g(s) (aq)
d’une demi-pile d’aluminium : électrode de qui plonge dans une solution d’ions (s)Al 3(aq)Al +
d’un pont salin de nitrate de potassium (ions et )(aq)K+3,(aq)NO−
L’électrode d’aluminium est l’anode de la pile électrochimique
Écrire les deux demi-équations d’oxydoréduction et en déduire l’équation-bilan de la pile
3(s) (aq)
2(aq) (s)
Al Al 3 e ( 2)Cu 2 e Cu ( 3)
+ −
+ −
= + ×+ = ×
2 3(s) (aq) (aq) (s)2 Al 3 Cu 2 Al 3 Cu+ ++ = +
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
Dresser le tableau d’avancement de la transformation chimique lorsque la
2 3(s) (aq) (aq) (s)2 Al 3 Cu 2 Al 3 Cu+ ++ = +
Dresser le tableau d’avancement de la transformation chimique lorsque lapile débite
État Avancement (en mol)
Quantité de matière d’e−
échangés
(s)2 Al 2(aq)3 Cu + 3
(aq)2 Al +(s)3 Cu+ +=
(en mol) échangés (en mol)Quantité de matière (en mol)
E.I. 0 i (s)n (Al ) 2+i (aq)n (Cu ) 3+
i (aq)n (Al ) i (s)n (Cu ) 0
E.C.T. x i (s)n (Al ) 2− x 2+i (aq)n (Cu ) 3− x 3+
i (aq)n (Al ) 2+ x i (s)n (Cu ) 3+ x 2×3×x = 6 x
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
É AvancementQuantité de matière d’e−
(s)2 Al 2(aq)3 Cu + 3
(aq)2 Al +(s)3 Cu+ +=
État Avancement (en mol)
matière d eéchangés (en mol)Quantité de matière (en mol)
E.I. 0 i (s)n (Al ) 2+i (aq)n (Cu ) 3+
i (aq)n (Al ) i (s)n (Cu ) 0
E.C.T. x i (s)n (Al ) 2− x 2+i (aq)n (Cu ) 3− x 3+
i (aq)n (Al ) 2+ x i (s)n (Cu ) 3+ x 2×3×x = 6 x
Déterminer la valeur de l’avancement x lorsque la pile débite une intensitéconstante I = 10,0 mA pendant une durée ∆t = 2,00 heures
On sait que ................=I− ×n(e )ΔtF 6I =
Δt⋅x F I Δt=
6⋅⋅
xFΔt 6 ⋅F
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
É AvancementQuantité de matière d’e−
(s)2 Al 2(aq)3 Cu + 3
(aq)2 Al +(s)3 Cu+ +=
État Avancement (en mol)
matière d eéchangés (en mol)Quantité de matière (en mol)
E.I. 0 i (s)n (Al ) 2+i (aq)n (Cu ) 3+
i (aq)n (Al ) i (s)n (Cu ) 0
E.C.T. x i (s)n (Al ) 2− x 2+i (aq)n (Cu ) 3− x 3+
i (aq)n (Al ) 2+ x i (s)n (Cu ) 3+ x 2×3×x = 6 x
On sait que ................=I− ×n(e )ΔtF 6I =
Δt⋅x F I Δt=
6⋅⋅
xFΔt 6 ⋅F
......................................................................=x310,0 10 2,00 60 60−⋅ × × × 41, 24 10 mol−= ×A.N. :
46 9,65 10× ⋅
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
É AvancementQuantité de matière d’e−
(s)2 Al 2(aq)3 Cu + 3
(aq)2 Al +(s)3 Cu+ +=
État Avancement (en mol)
matière d eéchangés (en mol)Quantité de matière (en mol)
E.I. 0 i (s)n (Al ) 2+i (aq)n (Cu ) 3+
i (aq)n (Al ) i (s)n (Cu ) 0
E.C.T. x i (s)n (Al ) 2− x 2+i (aq)n (Cu ) 3− x 3+
i (aq)n (Al ) 2+ x i (s)n (Cu ) 3+ x 2×3×x = 6 x
Calculer dans ce cas la masse perdue ∆m (Al) par l’électrode d’aluminium(M (Al) = 27,0 g·mol – 1)
La masse perdue d’aluminium a pour expression :
∆m (Al) = mf (Al) – mi (Al)
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
É AvancementQuantité de matière d’e−
(s)2 Al 2(aq)3 Cu + 3
(aq)2 Al +(s)3 Cu+ +=
État Avancement (en mol)
matière d eéchangés (en mol)Quantité de matière (en mol)
E.I. 0 i (s)n (Al ) 2+i (aq)n (Cu ) 3+
i (aq)n (Al ) i (s)n (Cu ) 0
E.C.T. x i (s)n (Al ) 2− x 2+i (aq)n (Cu ) 3− x 3+
i (aq)n (Al ) 2+ x i (s)n (Cu ) 3+ x 2×3×x = 6 x
∆m (Al) = mf (Al) – mi (Al)
∆m (Al) = nf (Al)×M (Al) – ni (Al)×M (Al)( ) f ( ) ( ) i ( ) ( )
∆m (Al) = [nf (Al) – ni (Al)] ×M (Al)
∆m (Al) = [(ni (Al) – 2x) – ni (Al)] ×M (Al)( ) [( i ( ) ) i ( )] ( )
∆m (Al) = – 2x ×M (Al)
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
IV.2. Un exemple d’application : la pile Cuivre ‐ Aluminium
......................................................................=x3
4
10,0 10 2,00 60 606 9,65 10
−⋅ × × ×× ⋅
41, 24 10 mol−= ×,
∆m (Al) = – 2x ×M (Al)
A.N. : ∆m (Al) = – 2×1,24·10−4 ×27,0 = – 6,72×10−3 g = – 6,72 mg
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
V Les piles usuellesV. Les piles usuelles
Troisième Partie : Le sens « spontané » d’un système chimique est‐il prévisible ? Peut‐on l’inverser ?
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