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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 636 — #644
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Exercices
CHAPITRE 10 – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
d’une faible concentration de tracé s’explique par le phénomène qui est étudié par ce diagramme : il s’agit d’un phénomène de corrosion qui apporte a priori une faible quantité de
zirconium en solution.
2. Dans chacun des trois domaines de pH où l’espèce du zirconium (IV) est ainsi définie,
écrire l’équilibre entre cette espèce et le métal. Appliquer la loi de NERNST et préciser
l’évolution avec le pH de chacun des couples considérés (on ne calculera pas les potentiels
standard inconnus). On considérera comme à la question précédente une concentration de
1,0.10 −6 mol·L −1 pour les espèces dissoutes.
3. Tracer le diagramme potentiel-pH pour cette concentration. Placer dans chaque domaine
ainsi défini le nom de l’espèce stable. Placer la droite correspondant à la réduction de l’eau
en dihydrogène (pression partielle en dihydrogène prise égale à 1 bar) et conclure quant à
l’éventuelle attaque du zirconium par l’eau.
Données à 298 K : Potentiel standard (à pH = 0) : E ◦ (Zr
4+ /Zr) = −1,44 V. Constantes
d’équilibre à 298 K :
Zr
4+
+ 4 HO
−
=
ZrO 2 (s) + 2 H 2 O
log K 1 = 55, 1
ZrO 2 (s) + HO
−
=
HZrO
−
3
log K 2 = −4, 8
10.5 Diagramme potentiel-pH du cadmium (d’après Mines-Ponts) (#)
On fournit à 298 K le diagramme potentiel-pH du cadmium tracé pour une concentration de
cadmium dissous égale à c tra = 1,0.10 −2 mol·L −1 :
E /V
Cd(OH) 2 (s)
-0,46
8,1
11,3
pH
Cd 2+
HCdO 2
-
Cd
1. Déterminer le potentiel standard E ◦ du couple Cd
2+ /Cd(s) en utilisant à bon escient le
diagramme présenté.
2. Calculer le produit de solubilité K s de Cd(OH) 2 (s) et la constante de formation K ◦ de
l’espèce HCdO
–
2 à partir du solide Cd(OH) 2 (s) et des ions hydroxyde HO
– .
3. Donner l’équation de la droite E 2 séparant le domaine de Cd(OH) 2 (s) du domaine de Cd(s)
(on n’utilisera pas de méthode de continuité).
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CHAPITRE 10 – DIAGRAMMES POTENTIEL-PH
d’une faible concentration de tracé s’explique par le phénomène qui est étudié par ce diagramme : il s’agit d’un phénomène de corrosion qui apporte a priori une faible quantité de
zirconium en solution.
2. Dans chacun des trois domaines de pH où l’espèce du zirconium (IV) est ainsi définie,
écrire l’équilibre entre cette espèce et le métal. Appliquer la loi de NERNST et préciser
l’évolution avec le pH de chacun des couples considérés (on ne calculera pas les potentiels
standard inconnus). On considérera comme à la question précédente une concentration de
1,0.10 −6 mol·L −1 pour les espèces dissoutes.
3. Tracer le diagramme potentiel-pH pour cette concentration. Placer dans chaque domaine
ainsi défini le nom de l’espèce stable. Placer la droite correspondant à la réduction de l’eau
en dihydrogène (pression partielle en dihydrogène prise égale à 1 bar) et conclure quant à
l’éventuelle attaque du zirconium par l’eau.
Données à 298 K : Potentiel standard (à pH = 0) : E ◦ (Zr
4+ /Zr) = −1,44 V. Constantes
d’équilibre à 298 K :
Zr
4+
+ 4 HO
−
=
ZrO 2 (s) + 2 H 2 O
log K 1 = 55, 1
ZrO 2 (s) + HO
−
=
HZrO
−
3
log K 2 = −4, 8
10.5 Diagramme potentiel-pH du cadmium (d’après Mines-Ponts) (#)
On fournit à 298 K le diagramme potentiel-pH du cadmium tracé pour une concentration de
cadmium dissous égale à c tra = 1,0.10 −2 mol·L −1 :
E /V
Cd(OH) 2 (s)
-0,46
8,1
11,3
pH
Cd 2+
HCdO 2
-
Cd
1. Déterminer le potentiel standard E ◦ du couple Cd
2+ /Cd(s) en utilisant à bon escient le
diagramme présenté.
2. Calculer le produit de solubilité K s de Cd(OH) 2 (s) et la constante de formation K ◦ de
l’espèce HCdO
–
2 à partir du solide Cd(OH) 2 (s) et des ions hydroxyde HO
– .
3. Donner l’équation de la droite E 2 séparant le domaine de Cd(OH) 2 (s) du domaine de Cd(s)
(on n’utilisera pas de méthode de continuité).
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