Chimie VII.10. Chimie VII.11. Chimie VII Tracer le domaine de prédominance ou d'existence des espèces Sn 4+, Sn 2+ et Sn

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1 Questions de cours 1. Définir oxydant et réducteur, oxydation et réduction. 2. Définir le nombre d'oxydation et calculer le no de S dans H 2 SO 4 3. Identifier l'oxydant et le réducteur puis écrire la relation de Nernst pour le couple ClO - 4 /Cl 2 (gaz) Chimie VII.10 On mélange V 1 = 100 ml de solution de chlorure d'étain (II) de concentration égale à 1, et V 2 = 100 ml d'une solution de chlorure de fer (III) de même concentration. Déterminer le potentiel et la composition finale de la solution. Données à 25 C : Potentiels standard d'oxydoréduction : Fe 3+ / Fe 2+ : E 1 = 0,77 V ; Sn 4+ /Sn 2+ : E 2 = 0,15 V. 4. Identifier l'oxydant et le réducteur puis écrire la relation de Nernst pour le couple HgCl 2 (solide)/hg Identifier l'oxydant et le réducteur puis écrire la relation de Nernst pour le couple O 2 (gaz)/h 2 O 2 Chimie VII.11 On plonge un fil d'argent dans une solution de sulfate de fer (III) 5, Quelle est la composition finale de la solution? déduire le potentiel de la solution. Données à 25 C : à En 6. Identifier l'oxydant et le réducteur puis écrire la relation de Nernst pour le couple CO 2 (gaz)/ch 3 OH Potentiels normaux d'oxydoréduction : Fe 3+ / Fe 2+ : E 1 = 0,77 V ; g + /g : E 2 = 0,80 V. 7. Identifier l'oxydant et le réducteur puis écrire la relation de Nernst pour le couple Co(NH 3 ) 2+ 6 /Co(solide) 8. Définir la valeur efficace d'une tension 9. Définir la puissance moyenne consommée par un dipôle 10. Compléter la formule? = U? I? cos(?) puis la démonter en précisant dans quelle(s) condition(s) elle s'applique. Chimie VII Tracer le domaine de prédominance ou d'existence des espèces Sn 4+, Sn 2+ et Sn convention de frontière : espèces en solution à 1, On agite de l'étain (métal) en excès dans une solution de chlorure d'étain (IV) à 1, Décrire les phénomènes observés. 2.2 Déterminer la composition finale de la solution. 11. Définir la puissance complexe Potentiels standards à 25 C : Sn 4+ /Sn : E 2 = 0,005 V Sn 4+ / Sn 2+ : E 1 = 0,15 V

2 Chimie VII.14 On donne : le potentiel standard du couple Hg 2 2+ /Hg (liq) : 0,79 V le produit de solubilité du calomel Hg 2 Cl 2 : pk s = 17,9 Calculer le potentiel standard du couple Hg 2 Cl 2 /Hg Chimie VII.16 Données : potentiels standards des couples MnO 4 - /Mn 2+ : E 1 = 1,49 V et MnO 2 /Mn 2+ : E 2 = 1,23 V. 1. Déterminer le potentiel standard du couple MnO 4 - / MnO 2. MnO 2 est un solide insoluble. 2. Tracer le diagramme de prédominance (ou d'existence) des différentes espèces en fonction du potentiel, les concentrations des espèces solubles étant égales à 0,1 à la frontière. Chimie VIII.21 On constitue une pile en associant deux demi piles formées chacune d'un fil de cuivre (métal en excès) plongeant dans 50 ml d'une solution de sulfate de cuivre, l'une de concentration 1, (demi pile ) l'autre de concentration 1, (demi pile ). Un pont au nitrate d'ammonium assure la jonction entre les deux demi piles. On donne le potentiel normal d'oxydoréduction : Cu 2+ / Cu : E = 0,34 V à 25 C. 1. Déterminer les pôles de la pile, les bilans des réactions qui se déroulent dans chaque demi pile et la réaction globale de fonctionnement de la pile. 2. Déterminer les concentrations finales dans chaque becher lorsque la pile cesse de débiter du courant. En déduire la quantité d'électricité qui a traversé le circuit. Chimie VII.22 On cherche à déterminer la formule de l'amminocomplexe g x (NH 3 ) y x+ se formant en milieu fortement ammoniaqué. Pour cela on constitue les 2 piles suivantes : Chimie VIII.17 On donne les potentiels standards des couples suivants (I 2 est supposé soluble) : 1ère pile g solide gno NH 3 1 gno NH 3 1 g solide I 2 /I - : E 1 = 0,54 V et pour IO 4 - /IO 3 - : E 4 = 1,55 V. IO 3 - /I - : E 2 = 1,08 V 1. Calculer le potentiel du couple IO 3 - /I 2 2. Tracer le diagramme de prédominance des espèces contenant l'élément iode. Convention : à la frontière, les concentrations des espèces solubles sont de 0,1 en atomes d'iode et ph = 0. 2ème pile g solide gno NH 3 1 gno NH 3 0,1 g solide La première permet de déterminer x, la seconde permet de déterminer y. Ces deux piles ont à 25 C, la même fem de 0,118 V. En déduire x et y. 3. Quels sont les couples dont le potentiel dépend du ph?

3 Electricité VI.00 Test 9 épondre par vrai ou faux en justifiant la réponse Soit P la puissance moyenne maximale consommée par le circuit LC série à la résonance. Dans la bande passante, la puissance moyenne consommée par effet Joule est supérieure à 1 P. 2 Electricité VI.04 On considère un dipôle récepteur en régime sinusoïdal : u = V - V = U 2 cos ω t et i = i = I 2 cos(ω t - ϕ). 1. Exprimer la puissance instantanée p(t) 2. Exprimer la puissance moyenne (ou active) sur une période P a. Electricité VI.00 Test 10 épondre par vrai ou faux en justifiant la réponse L C 3. Exprimer la puissance apparente qui est la valeur maximale de la puissance active. 4. Exprimer la puissance complexe sous la forme p = P a + j P r où P a est la puissance active. 5. Exprimer P a pour chaque dipôle élémentaire, L ou C puis pour le dipôle LC série. La puissance moyenne consommée dans le dipôle a pour expression P = U m 2 si = U m cos (ω t) Electricité VI.00 Test 11 épondre par vrai ou faux en justifiant la réponse P C/2 2 r r Q C = U 2 cos (ω t). Les facteurs de puissance des branches P et Q sont égaux. Electricité VI.07 On connecte entre et deux dipôles quelconques d'impédances complexes Z G et Z pouvant être mises sous la forme (X + j Y). La source délivre une tension = v 0 cos ω t avec ω = 2 π F Démontrer que la puissance électrique moyenne P dissipée dans Z est maximale lorsque Z = Z G * (complexe conjugué de Z G ). 2. Que se passe-t-il si Z est un imaginaire pur? Que devient le courant débité par la source? 3. Pour F 0 = 150 MHz, déterminer Z G pour une puissance maximale dans les cas suivants : Z G 3.1. Z est une résistance pure de 150 Ω en série avec une capacité de 100 pf. Z i(t) 3.2. Z est constitué d'une résistance pure de 150 Ω en parallèle avec une inductance pure de 30 nh.

4 Electricité VI.E1 Puissance et Fresnel Un abonné de l'edf dispose d'une source de tension sinusoïdale de 4. Il branche un appareil de chauffage non inductif qui consomme P 1 = 1 kw et un moteur inductif modélisable par une résistance et une réactance (Z = + j ), de puissance moyenne P 2 = 2 kw et de facteur de puissance cos ϕ = 0,5. Définir les intensités i 1 et i 2 dans les deux dérivations et i dans la ligne d'alimentation. En déduire le facteur de puissance de l'installation. 5. L'EDF recommande d'améliorer le facteur de puissance. Pour cela on adjoint un condensateur en dérivation. Quelle est la valeur de C qui permet d'obtenir un facteur de puissance égal à 1? Electricité VI.11 Le dipôle représenté ci-contre est alimenté en régime permanent par une source de tension sinusoïdale = U 0 cos ω t. i(t) 1 2 L C 1 Les résistances et les condensateurs sont connus. 6. Quelle bobine doit - on choisir pour que les courants dans les deux branches du circuit soient en phase? On précisera la condition pour que ceci soit possible. 7. On suppose que les deux résistances sont égales : 1 = 2 =. Quelle bobine doit - on choisir pour que les deux branches du circuit absorbent la même puissance électrique? Préciser à quelle(s) condition(s) ceci est possible C 2 Electricité VI.06 Un générateur peut être modélisé par une source de tension parfaite délivrant entre ses bornes une tension sinusoïdale de fréquence F et d'amplitude v 0 monté en série avec une résistance pure On connecte à ses bornes une résistance pure variable (figure 1). 1.1 Déterminer la puissance électrique moyenne P dissipée dans la résistance. 1.2 Déterminer la valeur max de pour laquelle P est maximale. 2. On connecte à ses bornes un dipôle LC (figure 2) dont les éléments sont considérés comme purs. 2.1 Déterminer la puissance moyenne P dissipée dans la résistance en fonction de L, C, et F. 2.2 quelles conditions la puissance dissipée dans est-elle maximale? 0 50 Ω Figure Ω L C Figure 2 i

5 Electricité VI.03 Un moteur (caractère inductif) de puissance P = 10 kw et de facteur de puissance cos ϕ = 0,7 est alimenté sous une tension sinusoïdale de 1. Calculer l intensité efficace traversant ce moteur et l impédance du moteur. Déterminer littéralement et numériquement la résistance et l inductance de ce moteur. 2. On ajoute un condensateur de capacité C au circuit pour amener le facteur de puissance à la valeur Calculer C dans le cas où le condensateur est en parallèle avec le moteur. 2.2 Calculer C dans le cas où le condensateur et le moteur sont en série. 3. Examiner les conséquences d un relèvement du facteur de puissance sur les pertes en ligne par effet Joule. Electricité VI.03 Un moteur (caractère inductif) de puissance P = 10 kw et de facteur de puissance cos ϕ = 0,7 est alimenté sous une tension sinusoïdale de 1. Calculer l intensité efficace traversant ce moteur et l impédance du moteur. Déterminer littéralement et numériquement la résistance et l inductance de ce moteur. 2. On ajoute un condensateur de capacité C au circuit pour amener le facteur de puissance à la valeur Calculer C dans le cas où le condensateur est en parallèle avec le moteur. 2.2 Calculer C dans le cas où le condensateur et le moteur sont en série. 3. Examiner les conséquences d un relèvement du facteur de puissance sur les pertes en ligne par effet Joule.