Réaction d'oxydoréduction avec le couple Zn2+/Zn
Qmax = 6 1,0 10-2 9,65 104 = 5,8 103 C. 3. Troisième expérience : électrolyse
d'une solution d'iodure de zinc. 3.1.1. (0,125 pt) Au niveau de l'électrode B, ...
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Bac S Septembre 2010 Antilles Guyane (6,5 points) CORRECTION © http://labolycee.org
EXERCICE I. RÉACTION D'OXYDORÉDUCTION AVEC LE COUPLE Zn2+(aq)/Zn(s)
1. Première expérience : réaction avec le couple Cu2+(aq) / Cu(s)
1.1. (0,25 pt) Cu2+(aq) + Zn(s) = Zn2+(aq) + Cu(s) équation (1) EMBED Equation.3
1.2. (0,5 pt) EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 Qr, i = 0,50
1.3. (0,5 pt) Qr, i < K, le système va alors évoluer dans le sens direct, cest-à-dire vers la formation dions zinc et de cuivre métallique.
Ceci est en accord avec les observations expérimentales : la solution, initialement bleue, devient incolore donc disparition des ions cuivre (II), un dépôt rougeâtre de cuivre se forme.
2. Deuxième expérience : étude de la pile zinc-aluminium
2.1.1. et 2.1.2.
(0,5 pt + 0,125 pt)
2.2.1. (0,25 pt) Daprès léquation : 3 Zn2+(aq) + 2 Al (s) = 2 Al3+(aq) + 3 Zn (s)
Il se forme du zinc, on obtient à lélectrode de zinc : Zn2+(aq) + 2e( = Zn(s)
Et à lélectrode daluminium : Al(s) = Al3+(aq) + 3e(
2.2.2. (0,25 pt) Les électrons sont fournis par lélectrode daluminium, et ils sont consommés à lélectrode de zinc. Les électrons circulent de la plaque daluminium vers la plaque de zinc.
2.2.3. (0,25 pt) Voir schéma ci-dessus. Le courant circule dans le sens contraire de celui des électrons et ceux-ci sont attirés par le pôle positif de la pile.
2.3.1. (0,5 pt) [Zn2+(aq)] = 3,0(10 (1 mol.L-1 pour un volume V = 100 mL : n(Zn2+)i = [Zn2+(aq)].V
n(Zn2+)i = 3,0(10 (1(0,100 = 3,0(10 (2 mol
EMBED Equation.3
n(Al)i = EMBED Equation.3 = 0,11 mol
2.3.2. (0,875 pt) Équation 3 Zn2+(aq) + 2 Al (s) = 2 Al3+(aq) + 3 Zn (s)État du systèmeAvancement (mol)Quantité de matière (mol)Quantité délectrons échangée (mol)État initial0n(Zn2+)i = 3,0(10-2n(Al)i = 0,111,0(10-24,6(10-20En cours de transformationx3,0(10-2 3x0,11 2x1,0(10-2 + 2x4,6(10-2 + 3x6xÉtat maximalxmax3,0(10-2 3xmax0,11 2xmax1,0(10-2 + 2xmax4,6(10-2 + 3xmax6xmaxSi les ions zinc constituaient le réactif limitant, on aurait : 3,0(10 (2 3xmax = 0,
soit xmax = EMBED Equation.3= 1,0(10-2 mol
Si laluminium était le réactif limitant, on aurait 0,11 2xmax = 0, soit xmax = EMBED Equation.3 = 5,5(10-2 mol
Zn2+ conduit à lavancement maximal le plus faible, cest le réactif limitant et xmax = 1,0(10-2 mol
2.3.3.(0,375 pt) Qmax = n(e-).F n(e-) : quantité délectrons échangée
Qmax = 6xmax.F
Qmax = 6(1,0(10-2(9,65(104 = 5,8(103 C
3. Troisième expérience : électrolyse d'une solution d'iodure de zinc
3.1.1. (0,125 pt) Au niveau de lélectrode B, la solution prend une teinte orangée caractéristique de lapparition du diiode I2.
3.1.2. (0,125 pt) 2I((aq) = I2(aq) + 2e(
3.2. (0,125 pt) Sur lélectrode A on observe un dépôt de zinc : Zn2+(aq) + 2e( = Zn(s)
3.3. (0,25 pt) À lanode, il se produit une oxydation : lélectrode B est lanode.
À la cathode, il se produit une réduction : lélectrode A est la cathode.
3.4.1. (0,5 pt) Daprès la demi-équation : Zn2+(aq) + 2e( = Zn(s), on a EMBED Equation.DSMT4 = n(Zn)formé.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 = 4,59(10 (2 mol
3.4.2. (0,25 pt)
Q = n(e-).F Q = 4,59(10-2(9,65(104 = 4,43(103 C
(ou Q = n(e-).NA.e Q = 4,59(10-2(6,02(1023(1,60(10(19 = 4,42(103 C)
3.4.3. (0,375 pt) Q = I.(t avec I = Cte EMBED Equation.3
(t = EMBED Equation.3 = 8,85(103 s (ou 8,84(103 s)
4. Bilan (0,375 pt)
Transformation chimiquespontanéeforcéenécessitant de lénergielibérant de lénergiePremière expérience((Deuxième expérience((Troisième expérience((
Résistance
Électrons
Sens du courant
+
Pont salin
Solution de sulfate de zinc
Solution de sulfate daluminium
Lame de zinc
Lame daluminium
