Réaction spontanée exercice

[invite8c05ce4b]

Bonjour,
Je bloque sur la question 2 de l'exercice suivant, merci par avance de votre aide;

soit les couples Pb2+ (aq)/ Pb(s) et Cu2+(aq)/Cu(s)
Les concentration en ions sont de 0.1 Mol/L
E°(Pb2+/Pb)=-0.13 E°(cu2+/cu)=0.34v

1) calculer le potentiel de Nernst de chacun de ces couples
2) quel est la seule réaction spontanée possible? écrire cette réaction
3) justifier en calculant la variation d'enthalpie libre standard et la constante d’équilibre de cette réaction

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1) E(pb)=-0.13+(0.06/2)*ln(0.1)=-0.199v E(cu)=0.27v
2) ?
3)?
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[moco]

Bonjour,
Il y a une erreur dans ta formule. Ce n'est pas le logarithme naturel, mais le logarithme décimal qu'il faut introduire dans la formule de Nernst. Donc tes calculs de potentiels sont faux. Tu devrais trouver -0.16 V pour Pb et + 0.31 V pour Cu. Note en passant que l'abréviation de l'unité du volt est le V majuscule, et pas minuscule.
La réaction spontanée est celle où le donneur d'électron a le potentiel le plus négatif, donc c'est le plomb. Il se passe : Pb + Cu2+ --> Pb2+ + Cu
Pour la question 3, tu calcule Delta G° par -zEF, où z vaut 2, et E est la différence des deux potentiel d'électrode. Puis tu tires le log de la constante d'équilibre par -DeltaG°/RT

[invite8c05ce4b]

Merci pour cette réponse détailler. en effet je me suis trompé de logarithme merci de me l'avoir fait remarquer.
Je ne comprends toujours pas pourquoi question 2 si le plomb est la réaction spontanée pourquoi l’équation n'est pas Pb2++cu---> Cu2+ +Pb?

question 3: delta G°=-2*(0.31+0.16)*96500=-90.7kV
k=log(-delta G°/RT)=log(90710/(8.31*298))=1.56

[moco]

Bonsoir,
Sur une feuille de papier quelconque, on trace un axe horizontal orienté vers la droite. On met le repère zéro au milieu de cet axe, et on l'appelle H⁺/H₂ (ou l'inverse H₂/H⁺ si tu préfères). On met les potentiels positifs en des points à droite de ce repère, et les potentiels négatifs en des points à gauche du repère zéro. Il faut tout d'abord définir une échelle, avec peut-être 10 cm pour 1 Volt. Ce choix est arbitraire. Avec ce choix, le potentiel standard du cuivre est à +0.34 V, donc c'est un point à 3.4 cm à droite du repère zéro.
De même, le potentiel standard du plomb est à - 0.13 V, donc le plomb est à 1.3 cm sur la gauche du repère.
Dans ton cas, les potentiels ne sont pas standard, puisque les concentrations ne sont pas 1 M. Mais bon. Tu viens de calculer que le potentiel du cuivre est à + 0.31 V, et celui du plomb à -0.16 V. Tu mets un nouveau repère pour le cuivre 0.1 M, qui est à 3.1 cm à droite du point zéro. Pareil pour le plomb 0.1 M.

Ceci fait, la tension de la pile faite en couplant deux électrodes est toujours "potentiel de droite" moins "potentiel de gauche". C'est conforme à la définition algébrique qui veut que la longueur d'un segment AB sur l'axe Ox est par définition l'abscisse de B - l'abscisse de A.
Pour savoir dans quel sens fonctionnent les électrodes, tu peux te dire que les électrons vont de gauche à droite. Ils sont créés par l'électrode la plus à gauche. Et ici c'est le plomb. C'est le plomb qui fournit les électrons, et qui devient donc l'ion Pb2+. Ce n'est pas l'inverse qui se passe.. Pb donne des électrons à l'autre électrode qui capte les électrons : C'est donc Cu2+ qui reçoit ces électrons et devient Cu.

OK ?

Maintenant, voyons les calculs ! Je ne sais pas comment tu t'y es pris pour trouver les bizarreries que tu nous donnes. Tu dois avoir confondu le log et l'exponentielle. Je refais tes calculs !
Delta G° = - 2·0.47·96500 J = - 90710 J = - 90.71 kJ. Attention aux unités. On trouve des Joules et pas des volts.
ln K = - (DeltaG°/RT) = 90710/8.314·298 = 36.6
K = e^36.6 = 8 10¹⁵

[A voir en vidéo sur Futura]