798 Chapitre 30
Réactions d’oxydo-réduction
Exercice 30.8 Ion mercureux
L’ion mercureux (Hg au degré d’oxydation +I) peut a priori se présenter sous deux formes différentes : Hg
+ (monomère) ou Hg
2+
2
(dimère). Cet ion est obtenu en dissolvant dans l’eau du nitrate
mercureux de formule Hg
n+
n , (NO
−
3 ) n , avec n = 1 ou n = 2.
Afin de connaître la valeur de n, on réalise une pile constituée de deux béchers reliés par un
pont salin. Dans chacun, l’électrode est un fil d’or dont l’extrémité est recouverte d’un dépôt de
mercure (Hg) amalgamé avec l’or. Le bécher (2) contient une solution de nitrate mercureux de
concentration massique c m (masse de sel dissous par litre). Dans le bécher (1), on place successivement des solutions de nitrate mercureux de concentrations massiques c m , 10
−1 c m , 10
−2 c m , 10
−3 c m
et 10
−4 c m .
La différence de potentiel U (en circuit ouvert) est mesurée avec un potentiomètre (voltmètre de
très haute résistance interne). La figure ci-dessous montre U en fonction du logarithme du rapport
des concentrations massiques c 1 /c 2 des deux béchers.
U
(1)
(2)
−4
−3
−2
−1
0
log(c 1 /c 2 )
0
20
40
60
80
100
120
U (mV)
Données : RT ln(10)/F = 0,059 V, masse molaire de HgNO 3 : M = 262,6 g · mol
−1 .
1. On prépare les solutions de nitrate mercureux avec c m = 20 g · L
−1 . Calculer la concentration
en ion mercureux dans le bécher (2), en mol · L
−1 , dans les deux cas n = 1 et n = 2.
2. Écrire la demi-équation d’oxydo-réduction du couple Hg(+I)/Hg(0), dans les cas n = 1 et n = 2.
3. Exprimer la tension U en fonction de c 2 /c 1 , dans les deux cas n = 1 et n = 2. L’activité du
mercure déposé sur le fil d’or est égale à 1.
4. Utiliser les résultats expérimentaux pour déduire la valeur de n.
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