Chimie: Etude d'une pile

[invite932a7f96]

Bonjour, je rencontre des difficultés dans un exercice si quelqu'un pouvait m'aider, j'aimerais franchement pouvoir le faire tout seul, et éviter d'embêter tout le monde sur le site, mais j'ai beau le faire et le refaire je comprend toujours pas. J'ai pas trouvé d'exercice du même genre, ni dans mon livre scolaire ni dans les annales. Votre aide me serait d'une très grande utilité, je vous remerçi d'avance.
Je vous expose mon problème et ma solution.

On réalise la pile suivante:
dans le compartiment 1: une lame de zinc trempe dans une solution de sulfate de zinc Zn2+ (aq) + SO42-(aq)
dans le compariment 2: une tige de carbone trempant dans une solution de dichromate de sodium 2Na+ (aq) + Cr2O72-(aq) dans l'acide sulfurique.
Les deux compartiment sont reliés par un pont salin au chlorure de potassium K+ (aq) + Cl- (aq).
a) Ecrire les 1/2 équations d'oxydoréduction relatives aux couples Zn2+ (aq)/Zn(s) et Cr2O72-(aq)/Cr3+(aq).
b) Ecrire l'équation de la réaction d'oxydation du zinc métal par les ions dichromate Cr2O72- (aq) avec un nb stoechiométrique 3 pr le zinc.
On donne la valeur numérique de la constante K de cette raction : K=10209.
c)Des ions Cr3+(aq) sont-ils présents iitialement (c'est-à-dire avant de mettre la pile en fonctionnement en reliant les deux électrodes)?
d) Calculer la valeur numérique de la constante K de la réactin écrite en b.

a) (Zn2+(aq) + 2e- = Zn(s))*3
Soit: 3Zn2+(aq) + 6e- = 3Zn(s)
Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) + 6e- = 2Cr3+(aq) + 7H2O

b) L'équation bilan de la réaction entre le zinc métal par les ions dichromate est:
3Zn(s) + Cr2O72-(aq) + 14H+(aq) = 3Zn2+(aq) + 2Cr3+(aq) + 7H2O
c) J'comprend pas cette question. C'est la première fois que je fais ce genre d'exercice, générallement dans tous les exercices sur les piles, l'oxydateur est l'oxydant du métal, c'est à dire l'oxydant de son couple, par exemple Cu2+(aq)/Cu(s), générallement on aura Cu2+(aq) qui est l'oxydant du cuivre métal, en solution.
Alors qu'ici on a du carbone comme tige et une solution de dichromate de sodium, donc j'arrive pas à répondre à la question, s'ils sont présents initiallement. Si quelqu'un peut m'aider!

d) Cette question je n'arrive pas non plus à la faire, car dans l'énoncé il n'y a pas du tout de valeur, au niveau des concentrations initiales, il n'y a aucune données qui nous permet de déterminer le Qr,i, par contre il y a K, mais je voit pas du tout le rapport entre la constante d'équilibre K et le quotient de réaction initial Qr,i. Merçi pour votre aide.
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[invite3dfb4bc4]

Pour la question 4, je te laisse chercher de ton côté, mais regarde avec l'équation de Nernst ! Ca te permettra de trouver la réponse. Après si tu l'as pas vu en cours, ben demande à ton prof de vous en parler !!!

[moco]

Non. Il n'y a pas de ion Cr³⁺ dans le mélange initial fait é partir de ion dichromate. Ce ion est produit par la réaction.

L'équation globale sera :
3 Zn + Cr₂O₇^2- + 14 H⁺ --> 3 Zn²⁺ + 2 Cr³⁺ + 7 H₂O.

La constante d'équilibre est sonnée 10²⁰⁹.

Ici le rôle que tu attribues à l'ion Cu²⁺ est assuré par le ion Cr₂O₇^2-, lequel ne devient pas un métal comme c'est le cas avec le cuivre, mais il devient un autre ion, Cr³⁺. C'est pour cela qu'il faut une électrode neutre comme le charbon, pour lui apporter les électrons. le charbon ne réagit pas chimiquement dans cette pile.

[inviteee808c7f]

as tu terminé cet exercice ? car j'ai exactement aussi le même à rendre pour demain et j'ai aussi du mal..

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Le quotient de réaction Q vaut zéro au début, et K à la fin de la réaction.

[inviteee808c7f]

e. en déduire que ce système constitue bien une pile électrochimique.

f. indiquer la polarité de la pile et le mouvement des différents porteurs de charge lorsqu'on relie le zinc et le carbone

g. on peut réaliser la demi-pile du compartiment 1 e immergeant une lame de zinc dans une solution contenant des ions H+. on observe alors un dégagement gazeux et la formation d'ions Zn2+. quel est la réaction qui se produit ? en écrire l'équation. comment identifier le gaz formé ?

[invite932a7f96]

Non je ne l'ai pas encore finit il me reste encore la dernière question que je n'arrive pas à résoudre:
.On peut réaliser la demi-pile du compartiment 1 en immergeant une lame de zinc dans une solution contenant des ions H+. On observe alors un dégagement gazeux et la formation d'ions Zn2+.
Quelle est la réaction qui se produit? Ecrire l'équation. Comment identifier le gaz formé ?

Quelqu'un peut-il m'aider ? //

[inviteee808c7f]

est-ce que tu pourrais me donner la réposne à la question e et f ?

[moco]

Le métal zinc cède des électrons qui s'en vont à travers la plaque de zinc vers le circuit extérieur. Comme c'est le côté créateur d'électrons, on l'appelle pôle négatif. Le zinc quitte le morceau de métal, s'oxyde et devient un ion Zn²⁺ qui est soluble dans l'eau. C'est donc l'anode.

De l'autre côté les électrons arrivent dans l'électrode de charbon, et entrent en contact avec les ions dichromate et les ions 14 H⁺ nécessaires à la réaction : ils les transforment en ions Cr³⁺ et en eau. C'est le pôle positif ou cathode. Mais ces 14 ions H⁺ étaient accompagnés de 7 ions sulfate, car on avait dissous de l'acide sulfurique dans le bain initial. Une partie de ces ions sulfate neutralisent les ions Cr³⁺ formé, mais le reste traverse la solution, car ces ions sont attirés par les charges dues aux ions Zn²⁺ créés de l'autre côté de la pile.

Il y a donc un courant d'électrons dans le circuit extérieur, et un courant d'ions négatifs en solution, ce qui boucle la boucle.

[invite85fba0d7]

J ai la même question

[JPL]

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