Énoncés des exercices
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
Données : E
0
(Cu
+
/Cu) = 0,512 V ; E
0
(Cu
2+
/Cu
+ ) = 0,168 V ; F ≈ 96500 C.mol
–1 ;
M(CuCl) = 99 g.mol –1 ; à la force ionique de l’exercice (≈ 0,1 mol.L –1 ) : pK s (CuCl) = 6,5.
9.10* Potentiels et prévision de réactions redox
Une solution S est préparée par mélange volume à volume d’une solution de sulfate de fer (III) à
1 mol.L
–1 et d’une solution de chlorure de fer (II) à 0,1 mol.L
–1
, toutes deux préparées dans
l’acide sulfurique à pH = 1 pour éviter la précipitation des hydroxydes de fer.
a) Calculer le potentiel, à la température de 25 °C, d’une lame de platine immergée dans la
solution S. Ne pas tenir compte des coefficients d’activité.
b) Le dioxygène est un oxydant. En solution aqueuse acide, la demi-équation est :
½ O 2 (g) + 2 H + (aq) + 2 e – = H 2 O (l)
E 0 (O 2 /H 2 O) = 1,23 – 0,059 pH (en volts)
Les ions H + sont également des oxydants :
2 H
+ (aq) + 2 e
– = H 2 (g)
E
0 (H
+ /H 2 ) = – 0,059 pH (en volts)
Après désaération, la solution S est-elle stable ? Même question si S n’est pas désaérée. Justifier
les réponses et écrire si nécessaire la ou les réactions observée(s).
Donnée : En milieu sulfurique : E 0 (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,68 V.
9.11** Potentiel d’électrode d’un couple redox et complexation
Une demi-pile est constituée d’une électrode de cuivre immergée dans 50 mL d’une solution de
sulfate de cuivre à 8.10 –3 mol.L –1 .
a) Quel est le potentiel de cette électrode à 25 °C ?
b) On ajoute 0,05 mol de NH 3 à la solution ci-dessus ; il se forme [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ . De combien
varie le potentiel de l’électrode ?
Données : E 0 (Cu 2+ /Cu) = 0,34 V ; pour [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ , log β 4 = 12,59.
9.12* Fonctionnement d’une pile
a) Calculer le degré d’oxydation du vanadium dans les ions dioxovanadium VO 2
+ et
oxovanadium VO
2+
.
b) On constitue une pile dont les compartiments sont :
(1) une lame de platine immergée dans une solution acide ([H
+ ] = 0,5 mol.L
–1 ) où [VO 2
+
] =
10
–1 mol.L
–1 et [VO
2+ ] = 10
–2 mol.L
–1 ; les anions sont des sulfates ;
(2) une lame de zinc immergée dans une solution de sulfate de zinc à la concentration
10
–1 mol.L
–1 .
Calculer les potentiels des électrodes, préciser la réaction de pile, la polarité des électrodes, leur
nature (anode ou cathode) ; faire un schéma de la pile, et en calculer la fem à 25 °C.
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Données : E
0
(Cu
+
/Cu) = 0,512 V ; E
0
(Cu
2+
/Cu
+ ) = 0,168 V ; F ≈ 96500 C.mol
–1 ;
M(CuCl) = 99 g.mol –1 ; à la force ionique de l’exercice (≈ 0,1 mol.L –1 ) : pK s (CuCl) = 6,5.
9.10* Potentiels et prévision de réactions redox
Une solution S est préparée par mélange volume à volume d’une solution de sulfate de fer (III) à
1 mol.L
–1 et d’une solution de chlorure de fer (II) à 0,1 mol.L
–1
, toutes deux préparées dans
l’acide sulfurique à pH = 1 pour éviter la précipitation des hydroxydes de fer.
a) Calculer le potentiel, à la température de 25 °C, d’une lame de platine immergée dans la
solution S. Ne pas tenir compte des coefficients d’activité.
b) Le dioxygène est un oxydant. En solution aqueuse acide, la demi-équation est :
½ O 2 (g) + 2 H + (aq) + 2 e – = H 2 O (l)
E 0 (O 2 /H 2 O) = 1,23 – 0,059 pH (en volts)
Les ions H + sont également des oxydants :
2 H
+ (aq) + 2 e
– = H 2 (g)
E
0 (H
+ /H 2 ) = – 0,059 pH (en volts)
Après désaération, la solution S est-elle stable ? Même question si S n’est pas désaérée. Justifier
les réponses et écrire si nécessaire la ou les réactions observée(s).
Donnée : En milieu sulfurique : E 0 (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,68 V.
9.11** Potentiel d’électrode d’un couple redox et complexation
Une demi-pile est constituée d’une électrode de cuivre immergée dans 50 mL d’une solution de
sulfate de cuivre à 8.10 –3 mol.L –1 .
a) Quel est le potentiel de cette électrode à 25 °C ?
b) On ajoute 0,05 mol de NH 3 à la solution ci-dessus ; il se forme [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ . De combien
varie le potentiel de l’électrode ?
Données : E 0 (Cu 2+ /Cu) = 0,34 V ; pour [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ , log β 4 = 12,59.
9.12* Fonctionnement d’une pile
a) Calculer le degré d’oxydation du vanadium dans les ions dioxovanadium VO 2
+ et
oxovanadium VO
2+
.
b) On constitue une pile dont les compartiments sont :
(1) une lame de platine immergée dans une solution acide ([H
+ ] = 0,5 mol.L
–1 ) où [VO 2
+
] =
10
–1 mol.L
–1 et [VO
2+ ] = 10
–2 mol.L
–1 ; les anions sont des sulfates ;
(2) une lame de zinc immergée dans une solution de sulfate de zinc à la concentration
10
–1 mol.L
–1 .
Calculer les potentiels des électrodes, préciser la réaction de pile, la polarité des électrodes, leur
nature (anode ou cathode) ; faire un schéma de la pile, et en calculer la fem à 25 °C.