Equilibre d'oxydoréduction - piles niveau L1

[invite692c40a0]

Bonjour à tous !

Alors voilà j’ai un petit problème, je dois préparer un TP sur les piles (avec potentiel standard, fem,...) mais le prof nous a pas encore fais le cours!Du coup j’ai dû mal à répondre à certaines questions du compte rendu.
Je comptais donc sur vous pour me donner un coup de main.


Le mode opératoire est le suivant:
Dans le bécher n°1, verser 50mL de solution d'ions Fe2+ à 0,10 mol/L et 50mL de la solution d'ions Fe3+ à 0,10 mol/L dans H2SO4 à 1 mol/L. Y plonger l'électrode de platine.
Dans le bécher n°2, verser 100mL d'une solution de nitrate d'argent à 0,10 mol/L. Y plonger l'électrode d'argent.
Relier les deux bécher par un pont salin au nitrate d'ammonium. Mesurer la f.e.m. aux bornes de la pile ainsi constituée.

Questions qui me posent problème:
1) Ecrire les demi-réactions mises en jeu dans cette pile?
(j'ai jamais vu de piles avec plusieurs couples dans un même bécher. Et d'habitude les ions du bécher sont les ions du métal présent. Pourquoi mettre une solution de Fe2+ et de Fe3+ dans le même bécher???)

2) A partir de la f.e.m mesurée, en déduire la valeur du potentiel d'électrode E(Fe3+/Fe2+)?

3) Calculer le potentiel standard d'électrode E°(Fe3+/Fe2+) en milieu sulfurique molaire.
(je n'ai aucune idée de ce qu'est un potentiel standard d'électrode, je n'ai jamais vu ça auparavant. Il y a juste écris DE°= (RT/nF)x ln K (D=delta) en début de TP.)

4) Quelle sera la valeur de chaque potentiel d'électrode une fois l'équilibre atteint (DE=0)?

5) Quelles seront alors les concentrations des espèces en solution (Fe3+, Fe2+ et Ag+)?

6) Démontrer que le facteur (RT/nF) est homogène à une différence de potentiel (Volts).

Le reste des questions j'ai réussi à (plus ou moins) me débrouiller. Mais sur celles-ci je coince!! Y aurait il quelqu'un qui puisse m'aider?
Je vous remercie d'avance.
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[moco]

Je trouve aberrant de la part d'un professeur de faire exécuter des travaux sur des sujets qui n'ont pas encore été traités au cours. Aucun élève ne peut les réussir. Et c'est un prof qui parle !
Mais venons-en à ton exercice.
Dans chaque solution il n'y a qu'un seul couple redox.
Dans la solution numéro 2, il y a de l'argent métallique Ag (donc de l'argent rédiut) qui cherche à céder ses électrons pour devenir Ag⁺, ou l'inverse, à savoir des ions Ag⁺ qui cherchent à acquérir des électrons pour devenir du métal argent. Le sens du transfert d'électron à l'électrode dépend la nature de celle qui lui est couplée. Il s'écrit conformément à la demi-équation :
Ag⁺ + e^- --> Ag
ou l'inverse :
Ag --> Ag⁺ + e^-
Dans la solution numéro 1, il y a un ion réduit Fe²⁺ qui se comporte comme le métal de ci-dessus, donc qui cherche à perdre des électrons pour devenir Fe³⁺, ou l'inverse, à savoir un ion Fe³⁺ qui cherche à prendre des électrons pour devenir Fe²⁺. Le problème pour cette électrode, c'est qu'on doit introduire un morceau de matériau conducteur pour apporter ou emporter les électrons échangés. C'est le rôle du platine. Le platine est un métal qui ne participe jamais à aucun transfert d'électrons. Il n'est pas comme l'argent. Il ne sert que de porteur d'électrons à disposition d'autres atomes ou ions. le transfert d'électron en solution, au contact du platine, s'écrit :
Fe²⁺ --> Fe³⁺ + e^-
ou l'inverse :
Fe³⁺ + e^- --> Fe²⁺
L'acide sulfurique n'intervient pas dans cette électrode. Il n'a pour rôle que d'empêcher des réactions secondaires, comme l'hydrolyse du ion Fe³⁺

Le potentiel standard est le potentiel que possède une électrode quand tous les ions présents en solution sont présents en concentration de 1 mole par litre.
Le potentiel standard de la cellule d'argent est de 0.800 V. Dans une solution 0.1 M comme la tienne le potentiel est de :
E = 0.800 V + 0.059 log [Ag+] = 0.800 V - 0.059 V = 0.741 V

J'espère que tu trouveras les autres questions toi-même.

[invite230d3fff]

bonjour,
j'ai le même TP que toi à faire et je bloque aussi sur la question 4) 5) et 6)
pour la 4) quand DE=0 je vis pas comment on peut calculer les 2 potentiels standards car on n'a plus de référence car ça nous fait 2 inconnues

et pour la 6) le coefficient "0.059" même si on calcule le RT ça ne nous donne pas ça du tout, comment faire pour déterminer sa valeur à 273 K?

Merci d'avance si quelqu'un peut nous répondre.

[invite28265f1c]

Bonjour
en fait pour la question 4), quand DE=0, ca signifie que la FEM=0 et donc
E(+) - E(-)=0 (le potenciel le plus fort de l'une des réactions moins le potenciel le plus faible)
donc E(+)=E(-)

Pour la question 6, la température conventionnelle est T=298 K , (ca me ne parait pas correct 273K)
on a E=E° + RT/nF * Ln K
donc E=E° + RT/nF *Ln10 * logK
et RT/nF * Ln10 = (8,31*298)/96500 *Ln10 = 0,059

voila, en esperant que c'est compréhensible!
bon courage

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite230d3fff]

bonjour,

merci d'avoir chercher pour nous aider, mais justement la valeur "0.059" est celle correspondant a la température de 298K et on nous demande de la calculer à 273K (0 °C).
Par contre pour la question 6 je n'ai pas trop compris le raisonnement et ce que tu pourrais le refaire en expliquant comment tu as trouvée la valeur!
merci d'avance

[invite230d3fff]

en faite j'ai compris après refait ton raisonnement en faite c'est pour la 4) tu me dis que E(+) - E(-) =0
mais aprés quand je remplacerais les E(+) et E(-) par leurs formules respectifs ça me donnera 2 inconnues quand même

je pense que ca fera:
E(+)-E(-)=0
E° (Ag+/Ag)+(0.059/n)*log[Ag+] - E°(Fe3+/Fe2+)-(0.059/n)*log[Fe3+]/[Fe2+]=0

et je bloque à partir de là pour pouvoir déterminer la valeur de chaque potentiel d'electrode.

voila

[invite28265f1c]

Normalement on doit te donner les potenciels standards ou alors le K sinon effectivement on ne peut pas résoudre. mais si c'est comme le tp de "apodis", on te fais connaitre un des E° experimentalement. Donc apres, comme tu as les concentrations, tu peux faire comme ca:
E°(Ag+/Ag) + 0,06 log[Ag+] = E°(Fe3+/Fe2+) + 0,06 log([Fe3+]/[Fe2+])
ce qui fait:
E°(Ag+/Ag) - E°(Fe3+/Fe2+) = 0,06 log ([Fe3+]/[Fe2+]) - 0,06 log[Ag+]
on rassemble le tout: (logA - logB = log(A/B)
E°(Ag+/Ag) - E°(Fe3+/Fe2+) = 0,06 log ([Fe3+]/([Fe2+][Ag+]) )
( et on remarque que ([Fe3+]/([Fe2+][Ag+]) ) = K )

j'espere que ca ira, bon courage!

[invite230d3fff]

merci d'avoir dévelloper en expliquant comment tu avais fait!

il y a la question 6) où je n'arrive pas à démontrer que RT/nF est homogène à une différence de potentiel (V).
j'ai essayé d'utiliser les expression en unités de base pour transformer (par exemple le Joule J en m².kg.s^-2

merci