Erreurs sur corrigé ?

[nlbmoi]

Bonjour

J'ai testé l'annale d'ASI ici ; j'ai trouvé une correction là mais il me semble y voir des erreurs sur les réponses aux questions des pages 7 et 8 :
- calcul du potentiel standard : à I=0 on trouve le potentiel du couple Al3+/Al par rapport à ECS or pour moi le potentiel s'écrit via la relation de Nernst E°+0.02*log[Al3+]. Dans le corrigé, ils ne prennent pas en compte la partie liée à la concentration et trouve un E° de -1.66V alors que si on prend en compte la concentration des ions on arrive à E°=-1.68 V
- surtension du couple h+/H2 sur l'électrode d'aluminium : dans le corrigé, ils prennent comme surtension la somme des surtensions anodiques et cathodiques. Selon moi, la surtension pour le couple en question n'est donc que de 0.40 V et non pas 1.5V

Pouvez-vous m'indiquer si mon raisonnement est juste ?

Merci d'avance
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[moco]

Au risque de décevoir tout le monde, je puis vous dire que ce problème est absurde. Quel que soit le raisonnement qu'on fasse, on ne peut réaliser aucun des fonctionnements décrits tant dans la donnée que dans le corrigé. Les deux textes sont tout aussi absurdes l'un que l'autre, même s'ils sont théoriquement justifiables

En effet, l'aluminium est un métal qui ne peut pas être mis au contact de l'eau. Il la décompose spontanément, comme le veut la valeur du potentiel standard, par rapport à celui de H2. L'aluminium a un potentiel redox pas très éloigné de celui du sodium. Et comme le sodium il réagit violemment avec l'eau en dégageant du gaz H2. Au contact de l'eau il se passe l'une des deux réactions violentes suivantes :
2 Al + 6 H2O --> 2 Al(OH)3 + 3 H2, ou : 2 Al + 3 H2O --> Al2O3 + 3 H2

Je vous vois réagir. Vous me direz que vous utilisez tous les jours des feuilles d'aluminium, des casseroles en aluminium, etc, et que ces objets résistent très bien à l'eau. Et vous aurez raison. Mais ce qu'il faut savoir c'est que l'aluminium s'oxyde très vite à l'air, et que tout objet en aluminium est recouvert d'une pellicule d'oxyde d'aluminium incolore, très mince, étanche et très adhérente, et qui la même masse volumique que le métal sous-jacent. Cette pellicule empêche le contact du métal avec l'eau et l'air. Et si on la gratte, cette pellicule se reforme très vite à l'air. Donc l'aluminium ne touche jamais l'eau, quel que soit le montage qu'on imagine, avec des électrodes auxiliaires, ou Dieu sait quoi.

Pour montrer que l'aluminium réagit violemment avec l'eau ou l'air, il faut trouver le moyen de décoller de manière permanente ce vernis adhérent d'oxyde d'aluminium. La seule manière d'y parvenir est de frotter vivement un objet d'aluminium avec du papier de verre, et d'immerger le tout en moins d'une seconde dans une solution de chlorure mercurique HgCl2. Aujourd'hui, cette expérience est interdite, à cause de la toxicité du mercure. Mais moi je l'ai faite souvent en classe, du temps où le mercure était utilisé en classe.
Au contact de HgCl2, il se passe la création suivante :
2 Al + 3 HgCl2 --> 2 AlCl3 + Hg
Il se forme du mercure Hg liquide qui forme un alliage Al-Hg superficiel avec l'aluminium : c'est un amalgame d'aluminium.
Mais voilà : la présence de mercure empêche la formation d'un film continu et adhérent d'oxyde d'aluminium.
En conséquence, si vous sortez ce morceau d'aluminium de la solution de HgCl2, et que vous le laissez à l'air, il s'oxyde tout de suite, et avec une telle rapidité que vous voyez croître à l'oeil nu de longs filaments d'oxyde d'aluminium Al2O3 qui forment comme des cheveux blancs. C'est spectaculaire. Et pendant ce temps, le métal s'échauffe.
Ce phénomène s'arrête au bout d'une heure environ, quand l'oxydation superficielle de l'aluminium a fini par éjecter le mercure. On retrouve l'aluminium ordinaire recouvert d'une pellicule adhérente et étanche de Al2O3.

Alors, il y a bien de quoi rire quand on lit le commentaire suivant dans le corrigé :

Pour une ddp de l'ordre de 1 V et une anode en aluminium positive on observe l'oxydation de l'aluminium et la réduction de H+ ; pour une ddp de l'ordre de 3,5 V, et une cathode en aluminium négative, on observe la réduction de Al3+ en Al et l'oxydation de l'eau.

Quel amas de sottises ! Dans tous ces cas, on n'observe rien du tout !

Et c'est moi, le vice-président de la Société suisse des professeurs de chimie qui vous le dit, qui est aussi médaillé de la Société suisse de chimie pour l'excellence de son enseignement. C'est même la première fois que je le dis sur ce Forum.

[nlbmoi]

Bonjour

SI on oublie la réalité de l'exercice et que l'on reste sur le principe, qu'en est-il de mes réponses ?

[jeanne08]

je suis d'accord avec toi ( sur presque tout)
- effectivement pour le calcul de E° du couple Al/Al3+ on doit corriger en tenant compte de la concentration en Al3+ mais entre -1,66 et -1,68V ... pas de quoi s'affoler !
- pour la surtension du couple H+/H2 il faut s'interesser à cette valeur de -0,40V et uniquement cela mais attention cette valeur est un potentiel par rapport à l'ECS donc en fait la surtension est valeur absolue de (-0,40 - -0,24)= 0,26V

[A voir en vidéo sur Futura]