E le + petit réducteur = SO 2 est oxydé

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1 3OS 1. a) (Cr) 1.33 le grand oxydant Cr O 7 - se réduit (Sn).15 Réduction : Cr O 7-1 H 6e - le petit réducteur Sn est oxydé Cr 3 7 H O Oxydation : Sn Sn e - x3 Cr O 7-1 H 3 Sn Cr 3 7 H O 3 Sn b) (fer).77 le grand oxydant Fe 3 se réduit (As),56 le petit réducteur AsO 3 3- est oxydé Réduction : Fe 3 1e - Fe x Oxydation : AsO 3 3- H O AsO 3- H e - Fe 3 H 3 AsO 3 H O Fe H 3 AsO H c) (Br) 1,8 le grand oxydant BrO 3-1 se réduit (S). Réduction : BrO H 1 e - le petit réducteur SO est oxydé Br 6 H O Oxydation : SO H O SO - H e - x 5 BrO H 5 SO 1H O Br 6H O 5SO - H. oxydation ; de réduction. 3. (Pb /Pb ) -.13 potentiel standard le plus petit Ce couple contient le réducteur le plus fort (Pb ) réaction d oxydation. (Ag 1 /Ag ).8 potentiel standard le plus grand Ce couple contient l oxydant le plus fort (Ag 1 ) réaction de réduction. a) Oxydation anode: Pb Pb e Réduction cathode: Ag 1 1e Ag Bilan : Pb Ag 1 Pb Ag x

2 3OS ol Anode - Pb Ag Cathode Cl - K salin b). Non. Le temps de fonctionnement d une pile dépend de la quantité de réactifs disponible pour faire la réaction. Nous pouvons simplifier en affirmant que si un des deux réactifs (l oxydant ou le réducteur) ou les deux réactifs ont été totalement consommés, la réaction d oxydoréduction ne peut plus avoir lieu et donc la pile s arrête. La pile s arrête lorsque sa force électromotrice est nulle ( ). 5. a)on observe un dépôt de cuivre métallique sur le clou en quelques secondes. Si on attend assez longtemps, la couleur bleue de la solution de cuivre (II) disparaît (consommation des ions Cu donnant la couleur bleue) et est remplacée par une coloration vert pâle due à la formation d ions Fe. Oxydation : Fe Fe e Réduction : Cu e Cu Bilan : X - Pb X - et X - anions Fe Cu Fe Cu Réaction d oxydo-réduction : Fe CuSO FeSO Cu b) Non. On parle de pile lorsque le courant fournit par la réaction d oxydoréduction (donc les électrons qui sont échangés lors de la réaction) peut être utilisé pour faire fonctionner un appareil électrique. Une pile implique que la réaction d oxydation et celle de réduction aient lieu dans des compartiments séparés, afin que les électrons ne soient pas échangés directement entre l oxydant et le réducteur, mais qu ils passent dans un circuit électrique avant d être utilisés X - Ag lectrochimie exercices - correction

3 3OS pour effectuer la réaction chimique. Ce n est pas la réaction d oxydoréduction qui définit si on a à faire à une pile ou non, mais le montage dans lequel se déroule la réaction. Lorsqu un clou est plongé dans une solution de sulfate de cuivre (II), l oxydant et le réducteur sont en contact direct l un avec l autre. Autrement dit, le courant formé par les électrons utilisés pour faire la réaction n est pas récupéré, il ne s agit donc pas d une pile. 6. a) (fer) -.1 (Pb) -.13 Le couple ayant le potentiel standard le plus petit, ici le couple au fer, contient le réducteur le plus fort. Dans le couple, le réducteur est l espèce qui a le plus d électrons. Ainsi le réducteur le plus fort est Fe. Le réducteur effectue la réaction d oxydation, il se trouvera à l anode. Le couple ayant le potentiel standard le plus grand, ici le couple au plomb, contient l oxydant le plus fort. Dans le couple, l oxydant est l espèce qui a le moins d électrons. Ainsi l oxydant le plus fort est Pb. L oxydant effectue la réaction de réduction, il se trouvera à la cathode. e - Pb(s) cations anions Fe(s) Réduction Pb e - Pb (s) Pb Fe Oxydation Fe (s) Fe e - b) criture conventionnelle: - Fe(s) Fe Pb Pb(s) c) (cathode) (anode).13 (.1).8 7. Couple (Cu /Cu 1 ):.16 Couple (Cu 1 /Cu) : lectrochimie exercices - correction 3

4 La réaction spontanée va dans le sens de la consommation de Cu 1. Cet ion n est donc pas stable en solution. 8. HCl(g) H (aq) Cl - (aq) H 1 /H : Fe /Fe : -.1 (Fe /Fe ) < (H 1 /H ) : Fe 3 /Fe :.77 3OS Si on compare les couples : H est l oxydant le plus fort car il est dans le couple qui a le le plus grand des couples et il est le membre du couple H 1 /H qui est le plus oxydé (celui qui a le moins d électrons). Fe est le réducteur le plus fort car il est dans le couple qui a le le plus petit et il est le membre du couple Fe /Fe qui est le plus réduit (celui qui a le plus d électrons) (H 1 /H )< (Fe 3 /Fe ) : Si on compare les couples : Fe 3 est l oxydant le plus fort car il est dans le couple qui a le le plus grand des couples et il est le membre du couple Fe 3 /Fe qui est le plus oxydé (celui qui a le moins d électrons). H est le réducteur le plus fort car il est dans le couple qui a le le plus petit et il est le membre du couple H 1 /H qui est le plus réduit (celui qui a le plus d électrons) Pour qu une réaction soit possible entre ces deux couples, il faudrait faire réagir H avec Fe 3 or ce n est pas le cas. Autrement dit le potentiel standard est plus grand pour le couple Fe 3 /Fe que pour le couple H 1 /H. Fe 3 est donc un meilleur oxydant que l ion hydronium. L ion hydronium ne peut donc pas oxyder le Fe en Fe 3. Oxydation : Fe Fe e - Réduction : H e - H Oxydoréduction : Fe H 1 Fe H quation de la réaction: Fe(s) HCl(aq) FeCl (aq) H (g) 9. a) (Ca /Ca ) -.76 (Ag 1 /Ag ).8 le grand oxydant Ag 1 réduction cathode le petit réducteur Ca oxydation anode.8 (-.76) 3.56 lectrochimie exercices - correction

5 b) Ca(s) Ca (1M) Ag 1 (1M) Ag(s) 3OS 1. a) Sn e - Sn (Sn /Sn ).15 z,59 [ Sn,59 [ Sn z [ Sn (CRM) z [ Sn, b) MnO -1 8 H 1 5e - Mn H O (MnO -1 /Mn ) 1.9 z 5 Approche 1 ph [H 1 - M (cours),59 [ Mn z [ MnO [ H 8, (1 ) 1.8 Approche x 8,59 [ Mn z [ MnO,59 x ph z, , c) CIO -1 H e CIO 3-1 H O (CIO -1 / CIO 3-1 ) 1,19 z Approche 1 ph 1 [H 1-1 M lectrochimie exercices - correction 5

6 3OS,59 [ ClO z [ ClO 3 [ H 5, (1 ) 1.19 Approche x,59 [ ClO3,59 x ph z [ ClO z, , Lorsque les de deux couples redox sont suffisamment différents, ceux-ci sont utilisés pour déterminer qui seront le réducteur et l oxydant dans la réaction. Le couple avec le le plus grand contiendra l oxydant et le couple avec le le plus petit, le réducteur. Dans notre exercice, les sont très proches et la réaction n a pas lieu dans les conditions standards. Autrement dit, les concentrations des espèces en solution peuvent modifier suffisamment les potentiels de chaque couple pour qu il ne soit pas possible de déterminer avec certitude qui sera oxydé et qui sera réduit à partir des potentiels standards. Pour se prononcer, il faut d abord calculer le potentiel de chaque couple séparément. a) Co e - Co Co (aq)/co(s) -,8 () Co Co,59 [ Co z [ Co,59 ( s) ,59 Co [ Co n Ni e - Ni Ni (aq)/ni(s) -,3 () Ni Ni,59 [ Ni z [ Ni ( s),59 Ni [ Ni n lectrochimie exercices - correction 6

7 , Ni > Co Ni oxydant et Co réducteur Oxydation : Co Co e - Réduction : Ni e - Ni Bilan : Co Ni Co Ni 3OS,59 b) CO ,59 3 Ni Co > Ni Co oxydant et Ni réducteur Oxydation : Ni Ni e - Réduction : Co e - Co Bilan : Ni Co Ni Co 3. ZnSO (s) Zn (aq) SO - (aq) Zn e - Zn -.76,59 [ Zn z [ Zn,59 ( s) ,59 [ Zn n. a) CI e Cl -1 z [ Cl,59 [ Cl est indépendant du ph reste inchangé b) Cr O H 1 6e Cr 3 7 H O 3 [ Cr,59,59 1 ph 6 [ Cr O 6 7 lectrochimie exercices - correction 7

8 ph ph,59 1 ph Cr 6 O - 7 oxydant faible,59 1 ph Cr 6 O - 7 oxydant fort c) Fe 3 3e Fe ou Fe 3 e Fe est indépendant du ph reste inchangé 3OS d) H O H 1 e H O rappel: [H O cte car solvant,59 1 [ H O,59 ph,59 [ H O, 59 ph ph ph,59 ph H O oxydant faible,59 ph H O oxydant fort e) F e F -1 indépendant du ph inchangé 5. a) Br e Br -1 (Br /Br -1 ) 1,7 BrO H 1 e Br 6 H O (BrO 3-1 /Br )1,8 (BrO 3-1 /Br ) > (Br /Br -1 ) BrO 3-1 oxydant et Br -1 réducteur Oxydation : Br -1 Br e x 5 Réduction : BrO H 1 e 1 Br -1 BrO H 6 Br 6 H O Br 6 H O b) [ 1 M sauf [H Il n y a plus de réaction lorsque (Br /Br -1 ) (Br /Br -1 ) 1.7 car [ 1 M (BrO 3-1 /Br ) - (Br /Br -1 ) (BrO 3-1 /Br ) (Br /Br -1 ) ,59 1 [ Br [ BrO [ H 3 1 lectrochimie exercices - correction 8

9 , [ H ph (1.8.7) OS, ph Réponse : a) CuCI (s) Cu (aq) Cl - (aq) AI(NO 3 ) 3(s) Al 3 (aq) 3NO 3 - (aq) Cu e Cu (Cu /Cu ).3 Al 3 3 e Al (Al 3 /Al ) (Cu /Cu ) > (Al 3 /Al ) Cu oxydant; Al réducteur Réduction: Cu e Cu x 3 Oxydation : Al Al 3 3 e x Bilan: 3 Cu Al Al 3 3 Cu b) oxydation anode ; réduction cathode c) Méthode 1 - Al(s) Al 3 (aq)(1 - M) Cu (aq)(.1m) Cu(s) z(cuivre) z (aluminium) 3,59 3,59 Cu Cu log[ Cu.3. 1,59 3 Al Al log[ Al z z.31, (cath) (an) (cuivre) (alum.).31 (-1.7).5 Méthode z 6,59 [ Cu z [ Al, ( s) ( s) [ Al [ Cu.3 (.7) (1 ) (.1) 7. a) MnO -1 5e 8 H Mn H O 1.9 z 5 3 lectrochimie exercices - correction 9

10 3OS,59 [ Mn log z [ MnO [ H 8,59 [ Mn log z [ MnO,59 z 8 ph N ayant pas d information sur la concentration de [Mn et [MnO -1, nous devons supposer que [Mn [MnO -1, b) Le potentiel du couple CI /CI -1 est indépendant du ph car [H n intervient pas dans le calcul du potentiel de cette ½ pile. Le ph influencera donc seulement le potentiel de la ½ pile au manganèse. Pour que l oxydoréduction soit empêchée, il faut que la force électromotrice de la pile soit égale à ( ). (CI /CI -1 ) 1.36 (MnO -1 /Mn ) 1.9 le plus grandoxydantréduction cathode manganèse le plus petit réducteur oxydation anode chlore (cathode) (anode) (MnO -1 /Mn ) (CI /CI -1 ) N ayant pas d information sur la concentration de [CI et [CI -1, nous devons supposer que [CI [CI -1. Autrement dit : -1,59 [ Cl ( Cl /Cl ) [ Cl et (MnO -1 /Mn ) 1.36 (MnO -1 /Mn ) 1.36, ph (1.9.36) 5 ph lectrochimie exercices - correction 1

11 3OS 8. Il s agit d une pile de concentration : les deux couples redox sont les même pour chaque ½ pile. Seules les concentrations des ions en solutions sont différentes entre les ½ piles. Anode oxydation : Cu(s) Cu (aq),1 M e Cathode réduction : Cu (aq),1 M e Cu(s) Bilan Cu(s) Cu (aq),1 M Cu (aq),1 M Cu(s),59 [Cu log z [ Cu (1 (1-3 M) M ) n.95 1,59 [Cu [ Cu (1 (1-3 M) M ),59 [ Cu [Cu (1 (1-3 M ) M) 9. Anode oxydation : Cl -1 CI e x 5 Cathode réduction : MnO -1 8 H 5e Mn H O x Bilan : 1 Cl -1-1 MnO 16 H 5 Cl Mn 8 H O Approche 1 cathode,59 [ Mn.9 log 5 [ MnO 1,59 8 ph 5,59.1, cathode - anode anode cathode (-.3) 1.,59 [ Cl log [ Cl 1 1 anode,59 log[ Cl anode,59 log[ Cl 1 anode anode [ Cl M lectrochimie exercices - correction 11

12 Approche,59 1 [ Cl 5 [ Cl [Mn 1 [MnO -1 [ H 5,59 [ Cl [Mn,59 log[ Cl -1 1 [MnO 16 3OS,59 16 ph 1 5,59 [ Cl [Mn, ph log[ -1 1 [MnO 1 Cl.59 lectrochimie exercices - correction 1