Exercice électrochimie et solubilité

[naniot]

Bonjour,

Je ne sais pas comment résoudre les exercices d'électrochimie dans lesquels interviennent les problèmes de solubilité. Pourriez-vous m'indiquez une marche générale à suivre?

Voici, par exemple, un exercice que je n'arrive pas à résoudre:

"On réalise la pile suivante: Zn|ZnSO4 (0,02M), pH=2||CuSO4 (0,02M), pH=12|Cu . Quelle sera la force électrochimique de la pile?"

J'ai donc identifié mes deux couples d'oxydo-réduction: Zn2+/Zn et Cu2+/Cu. Le couple Cu2+/Cu ayant un E0 plus élevé que Zn2+/Zn, la réaction qui va avoir lieu est la suivante:

CuSO4 + OH- => ZnSO4 + OH-

Je sais que le Cu2+ va réagir avec le OH- pour former du Cu(OH)2 et que le Zn2+ va réagir avec le OH- pour former du Zn(OH)2.

Après, je coince totalement. Je sais qu'il faut que j'utilise l'équation de Nernst, mais je ne sais pas quoi y insérer.

Merci à tous ceux qui pourront m'aider
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[nlbmoi]

Ce sont toutes les données dont tu disposes ?
A pH=12, je pense que de l'hydroxyde de cuivre II se forme dans ce compartiment (avant toute réaction électrochimique !!!).

Avant même d'aller plus loin dans l'aide, tu dis avoir identifié tes 2 couples : on s'attend donc à les voir apparaître dans ton équation de réaction or il y en a aucun !!!
Tu dis "je sais que le Cu2+ va réagir avec OH-" : pourquoi dis tu cela ?

Tu parles d'équation de Nernst, es-tu capable de l'écrire pour chacun des couples que tu as identifié ?

[naniot]

Je n'ai pas représenté les ions, effectivement. La réaction serait donc Cu2+ + SO4 2- + OH- => Zn 2+ + SO4 2- + OH-

Ensuite, j'ai une table à ma disposition qui me donne les Kps de Cu(OH)2 et de Zn(OH)2. J'en déduis donc qu'il va y avoir précipitation. Et vu qu'on me donne le pH dans les deux compartiments, j'en déduis que si on insiste dessus, c'est qu'effectivement il y aura précipitation. Ce sont les seules données que j'ai.

Pour l'équation de Nernst, la formule que nous avons vue est la suivante: E = E0 - (0,0592/n)*log Q
Le Q étant le quotient réactionnel, je ne comprends pourquoi vous me demandez de l'appliquer aux couples.

Merci infiniment pour votre précieuse aide!

[nlbmoi]

Vu que tu as SO4 2- des 2 côtés et des OH-, ils n'interviennent pas dans l'équation de la réaction : d'après ce que tu as écrit, on aurait donc Cu2+ => Zn2+
Il n'y a pas conservation des éléments donc ce n'est pas possible.

A pH=11, es-tu en mesure de me dire quelles sont les espèces dans le compartiment ? Idem pour le compartiment de pH=2.

Ecrite comme tu l'as fait, l'équation de Nernst n'est pas correcte : soit tu utilise le Q et alors tu n'as pas un potentiel mais une différence de potentiel (force électromotrice) ; sinon si tu veux utiliser le potentiel, on parle plus exactement du potentiel d'un couple, donc il faut faire intervenir les espèces d'un couple.

[A voir en vidéo sur Futura]

[naniot]

Il s'agit bien de déterminer la force électromotrice. De toute manière, c'est la seule forme vue en cours de l'équationde Nernst.

J'ai volontairement omis de représenter les espèces solides de l'équation, étant donné qu'elles n'interviennent pas dans l'expression du quotient réactionnel. Je n'aurais peut-être pas dû.

A pH=11, es-tu en mesure de me dire quelles sont les espèces dans le compartiment ? Idem pour le compartiment de pH=2.

Non, c'est un des problèmes que j'ai. Dans les exercices simples, je suis capable de déterminer les espèces qu'il y a dans tel ou tel compartiment. Ici, j'aurais tendance à suivre le cas de ces exercices simples en utilisant la règle du gamma pour savoir dans quel sens aura lieu la réaction. Je sais qu'il y aura forcément des OH- des deux côtés, mais je ne sais pas dans quel compartiment il y aura 1*10^-2M d'OH- et dans quel compartiment il y a 1*10^-12 M d'OH-.

[nlbmoi]

Dans un premier temps, avant de calculer la force electromotrice, je serai tenté de voir les réactions possibles pour connaitre la composition de chaque compartiment : tu auras ainsi les concentrations effectives de tes espèces ce qui te permettra d'utilisernernst. Je pense que l'un des intérêt de l'exo est de voir l'influence de la précipitation!

[hammadiashraf]

Etant connus les K_s de Cu(OH)₂ et de Zn(OH)₂ donc à l'aide de la valeur du pH de chaque compartiment détermine [OH^-] ensuite calcule [Cu⁺²] ainsi que [Zn⁺²] et termine ton calcul par l'équation de Nernst

[hammadiashraf]

D'ailleurs il ne faut pas oublier de calculer le pH de début de précipitation de chaque hydroxyde , car si celui ci est supérieur au pH du compartiment la concentration du métal restera la même que celle indiquée dans l'énoncé