Bac Maroc 2004
Pile et électrolyse avec le cuivre (6,5 pts)
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1. PILE DE CONCENTRATION
Borne positive :Cu2+ (aq) + 2e– = Cu(1)(s) ; Borne négative : Cu(2) (s) = Cu2+ (aq) + 2 e– (1) (2)
Borne positive : réduction ; Borne négative : oxydation
: Cu2 + (aq) + Cu(2) (s) = Cu(1)(s) + Cu2 + (aq) (1) (2)
1,0×10−2 soit Qr, i = = 1,0 × 10–2 1,0
1.1.1.
1.1.2. 1.1.3.
1.2.1.
1.2.2. 1.3.1. Seul le circuit extérieur est représenté :
Cu2+  Qr, i =  (aq) 2,i
Cu2+   (aq)1,i
Qr, i < K : le système évolue dans le sens direct, ce qui est cohérent avec la polarité proposée. et 1.3.2.
I courant
+
R électrons A
–
1.3.3.
Cu2+  Quand l’état d’équilibre est atteint : Qr, éq = K, soit  (aq) 2,éq =1 => [Cu2+(aq)]2,éq = [Cu2+(aq)]1, éq
Cu2+   (aq)1,éq
À l’équilibre, les concentrations en ions cuivre (II) dans les deux compartiments sont égales.
2. DÉPÔT DE CUIVRE PAR ÉLECTROLYSE 2.1.1. Il est nécessaire d’ajouter un générateur dans le circuit extérieur.
2.1.2. On veut déposer du cuivre solide sur la bague, la réaction est : Cu2+ + 2 e– = Cu , il s’agit d’une (aq) (s) réduction ayant lieu à la cathode (reliée au pôle – du générateur). Sur l’autre électrode, il se produit une oxydation (Anode) : Cu = Cu2+ + 2 e–
(s) (aq) Le générateur force l’évolution du système dans le sens inverse.
Pile et électrolyse avec le cuivre © Production : ABMP&Labolycee.org
2.1.3.
courant
+-
A électrons 2.2.1.I= Q => soitQ=400×10–3 ×3600=1,44×103 C ∆t
Q = I.∆t n(e-) = Q N.e
2.2.2.
1,44×103 soit n(e-) = 6, 02 ×1023 ×1, 6 ×10−19 = 1,5 × 10 –2 mol
2.2.3. ndis(Cu2+) = 1 .n(e-) 2
2.2.4. ndép(Cu) = ndis(Cu2+) => soit ndép(Cu) = 1 × 1,5 × 10-2 = 7,5 × 10–3 mol 2 ndép(Cu) = 1 .n(e-) 2 m(Cu) = ndép(Cu).M(Cu)
2.2.5. soit m(Cu) = 7,5 × 10–3 × 63,5 = 4,8 × 10–1 g 3. DÉTERMINATION D’UNE CONCENTRATION EN IONS CUIVRE II
3.1.2. n0 – 2xmax = 0 (réaction totale) => xmax = n0 et 2
3.2.1. Le diiode donne une coloration jaune-orange à la