Contrôle N° 05

Pile ; Electrolyse

Partie A : Étude d’une pile argent / cuivre

Partie B : Électrolyse d’une solution d’acide iodhydrique

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Pile ; électrolyse

 

Partie A :                   Étude d’une pile argent / cuivre

On s’intéresse à une pile constituée d’une demi-pile Ag + / Ag  et

d’une demi-pile Cu 2+ / Cu reliées par un pont salin.

La constante d’équilibre associée à la réaction :

2 Ag + (aq)   +  Cu (s)   =   2 Ag (s)   +  Cu 2+ (aq)  est K = 2 x 10 15.

Les concentrations des ions métalliques sont [Ag +] = 0,010 mol / L et

[Cu 2+] = 0,020 mol / L.

Les solutions utilisées ont chacune un volume V = 0,10 L.

1°) Déterminer le quotient de réaction dans l’état initial.

En déduire le sens d’évolution spontané de la réaction qui se produit dans la pile.

2°) Établir les équations des réactions se produisant aux électrodes puis l’équation

 de la transformation ayant lieu dans la pile. Nommer les électrodes et donner la

 polarité de chaque électrode

3°) Donner son schéma conventionnel.

4°) Faire un schéma de la pile et y représenter le mouvement des différents

porteurs de charges.

5°) Comment varient les concentrations en ions métalliques dans chaque demi-pile ?

Comment est assurée l’électroneutralité de chaque solution au cours du

fonctionnement de la pile ?

6°)  Pour une durée de fonctionnement t, la variation

de masse de l’électrode d’argent Δm(Ag) = 67 mg.

Déterminer la quantité d’électricité Q mise en jeu ?

7°) Déterminer la variation de masse de l’électrode de cuivre. 

8°) Quelles sont les concentrations en ions métalliques après cette durée de

 fonctionnement t ?

On donne : M(Ag) = 108 g / mol ; M(Cu) = 63,5 g / mol ;  

1 F = 96500 C / mol

 

  Partie B :                   Électrolyse d’une solution d’acide iodhydrique

On réalise l’électrolyse d’une solution aqueuse d’acide iodhydrique

(H +aq+ Iaq), entre des électrodes inattaquables de platine, à 25°C.

Pour cela, on utilise un volume V = 500 mL d’une solution de concentration

C = 0,10 mol / L.

On observe la formation de diiode I 2 en solution à l’anode et un dégagement

de gaz à la cathode. 

Le gaz formé « aboie » en présence d’une flamme.

L’expérimentateur effectue l’électrolyse de la solution pendant une durée

t = 45 min, sous un courant d’intensité I = 0,50 A.

1°) Écrire les équations des réactions se produisant aux électrodes,

en déduire l’équation de la réaction d’électrolyse.

2°) Calculer la quantité d’électricité Q qui a traversé l’électrolyseur,

en déduire la quantité de matière en électrons échangés.

3°) Établir la relation liant Q et la quantité de matière en protons ayant réagi.

4°) Déterminer le volume de gaz formé à la cathode.

La pression dans les conditions de cette expérience est P = 1,013 x 10 5 Pa.