Chimie : prévoir le sens de l'évolution spontanée d'un système chimique, les piles.

Pile argent-étain. - Exercice 1

30 min
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Pour réaliser une pile argent-étain on dispose d'une lame d'étain, d'une lame d'argent, d'une solution de nitrate d'argent de concentration volumique 0,1×10−1 mol.L−1\mathrm{0,1\times 10^{-1}\, mol.L^{-1}}, d'une solution de chlorure d'étain de concentration volumique 0,1×10−1 mol.L−1\mathrm{0,1\times 10^{-1}\, mol.L^{-1}}, d'un pont salin contenant une solution saturée de nitrate de potassium (K+(aq)+NO3−(aq))(\mathrm{K^{+} }_{(aq)}+\mathrm{NO_3^{-} }_{(aq)}) et de béchers.
Données : la masse molaire de l'étain est M(Sn)=120 g.mol−1M_{(Sn)}=\mathrm{120\, g.mol^{-1}}, un Faraday a une valeur de 1F=96500 C.mol−1\mathrm{1F=96500\, C.mol^{-1}}.
Question 1

Pour cette pile, la cathode est l'électrode d'argent. Ecrire les équations des réactions aux électrodes et l'équation de la réaction traduisant le fonctionnement de la pile.

Correction
Question 2

Faire le schéma annoté de la pile et indiquer en le justifiant explicitement :
- le sens du courant et la polarité de la pile.
- le nom et le sens de circulation des porteurs de charge dans les fils conducteurs.
- le nom et le sens de circulation des porteurs de charge dans le pont salin.

Correction

Question 3

On branche un voltmètre aux bornes de cette pile pour lire une tension positive. Où doit-on brancher la borne COM du voltmètre ? Compléter le schéma avec le voltmètre.

Correction

Question 4

Indiquer, en le justifiant, le signe de la variation :
- de la masse de chaque électrode.
- de la concentration molaire volumique de chaque ion métallique.

Correction
Question 5

Quel est le rôle du pont salin ?

Correction

Question 6

Cette pile est utilisée pendant 10\mathrm{10} minutes pour faire fonctionner une DEL (Diode Electro Luminescente), l'intensité du courant électrique étant de 50 mA\mathrm{50\, mA}. Etablir l'expression littérale de la variation de masse de l'électrode d'étain au cours de ce fonctionnement. Donner la valeur approchée de cette variation.

Correction