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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page vii — #7
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TABLE DES MATIÈRES
2.1
Définitions, structure d’une pile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
2.2
Étude de la pile DANIELL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
2.3
Potentiel d’électrode, potentiel d’oxydoréduction . . . . . . . . . . . 532
2.4
Application à la pile DANIELL, capacité d’une pile . . . . . . . . . . 536
3
Types d’électrodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.1
Électrodes de première espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.2
Électrodes de deuxième espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
3.3
Électrodes de troisième espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
4
Prévision du sens de réaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
4.1
Diagrammes de prédominance ou d’existence . . . . . . . . . . . . . 543
4.2
Prévision du sens d’échange d’électrons, calculs de K ◦
T . . . . . . . . 545
4.3
Stabilité d’un nombre d’oxydation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
4.4
Détermination d’un potentiel standard inconnu . . . . . . . . . . . . 550
5
Titrages par réaction d’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
5.1
Titrage d’une solution d’ions Fe 2+ par des ions Ce
4+ . . . . . . . . . 555
5.2
Titrage des ions Fe 2+ par les ions MnO
–
4 . . . . . . . . . . . . . . . . 560
6
Mise en œuvre expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.1
Buts, expériences réalisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.2
Exploitations des expériences réalisées . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Activité documentaire : les piles à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . 571
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
10 Diagrammes potentiel-pH
605
1
Tracé du diagramme E-pH de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
1.1
Convention de tracé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
1.2
Diagramme E−pH de l’eau, tracé du diagramme . . . . . . . . . . . 607
2
Diagramme E-pH du fer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.2
Frontières entre espèces de nombre d’oxydation différent . . . . . . . 613
2.3
Utilisation du diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
3
Diagramme E-pH du zinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.2
Équations des frontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
3.3
Utilisation du diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
4
Diagramme E-pH du cuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.2
Équations des frontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
5
Utilisation : analyse d’un protocole expérimental . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.1
Protocole expérimental et résultat obtenu . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.2
Interprétation, lecture de diagrammes E−pH . . . . . . . . . . . . . 628
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
Exercices et problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632
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2.1
Définitions, structure d’une pile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
2.2
Étude de la pile DANIELL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
2.3
Potentiel d’électrode, potentiel d’oxydoréduction . . . . . . . . . . . 532
2.4
Application à la pile DANIELL, capacité d’une pile . . . . . . . . . . 536
3
Types d’électrodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.1
Électrodes de première espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3.2
Électrodes de deuxième espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
3.3
Électrodes de troisième espèce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
4
Prévision du sens de réaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
4.1
Diagrammes de prédominance ou d’existence . . . . . . . . . . . . . 543
4.2
Prévision du sens d’échange d’électrons, calculs de K ◦
T . . . . . . . . 545
4.3
Stabilité d’un nombre d’oxydation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
4.4
Détermination d’un potentiel standard inconnu . . . . . . . . . . . . 550
5
Titrages par réaction d’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555
5.1
Titrage d’une solution d’ions Fe 2+ par des ions Ce
4+ . . . . . . . . . 555
5.2
Titrage des ions Fe 2+ par les ions MnO
–
4 . . . . . . . . . . . . . . . . 560
6
Mise en œuvre expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.1
Buts, expériences réalisées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
6.2
Exploitations des expériences réalisées . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
Activité documentaire : les piles à combustible . . . . . . . . . . . . . . . . 571
Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573
Corrigés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
10 Diagrammes potentiel-pH
605
1
Tracé du diagramme E-pH de l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
1.1
Convention de tracé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606
1.2
Diagramme E−pH de l’eau, tracé du diagramme . . . . . . . . . . . 607
2
Diagramme E-pH du fer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
2.2
Frontières entre espèces de nombre d’oxydation différent . . . . . . . 613
2.3
Utilisation du diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
3
Diagramme E-pH du zinc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
3.2
Équations des frontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620
3.3
Utilisation du diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
4
Diagramme E-pH du cuivre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.1
Conventions, diagramme de situation . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
4.2
Équations des frontières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
5
Utilisation : analyse d’un protocole expérimental . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.1
Protocole expérimental et résultat obtenu . . . . . . . . . . . . . . . 628
5.2
Interprétation, lecture de diagrammes E−pH . . . . . . . . . . . . . 628
Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
Exercices et problèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632
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