P i l e r é d o x
On considère la pile dont les deux compartiments sont formés :
– d’une solution contenant les ions fer II dans laquelle plonge une lame de fer ;
– d’une électrode de platine plongeant dans une solution acide contenant les ions
Cr 2 O
2−
7 et Cr
3+ .
Les concentrations molaires, au début du fonctionnement, sont les suivantes :
– premier compartiment : [Fe
2+ ] = 0,010 mol · L
−1
– deuxième compartiment : [Cr
3+ ] = [Cr 2 O
2−
7 ] = 0,10 mol · L
−1 ; pH = 1 .
Un voltmètre mis aux bornes de cette pile indique une différence de potentiels positive de 1,70 V entre l’électrode de platine et l’électrode de fer (reliée à la borne COM
du voltmètre).
1. Faites un schéma de cette pile et indiquez ses polarités.
2. Lorsque la pile débite, indiquez le sens de circulation des électrons dans le circuit
extérieur.
3. Écrivez alors les réactions se produisant sur chaque électrode, et le bilan de ces
réactions.
4. Calculez le potentiel pris par l’électrode de platine.
5. Quel est le potentiel de l’électrode de fer ? Calculez le potentiel standard d’oxydoréduction du couple Fe
2+
/Fe .
Donnée à 298 K : E
0
(Cr 2 O
2−
7 /Cr
3+
) = 1,33 V.
S o l u t i o n
1. La différence de potentiels u positive indique que le potentiel de l’électrode de platine est supérieur à celui de l’électrode de fer. C’est donc l’électrode de platine qui est
le pôle + de la pile.
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C h i m i e g é n é r a l e e n 3 0 f i c h e s
u > 0
V
Lame
de Fe
Électrode
de Pt
Solution contenant
2
(aq)
Fe
+
Solution acide
contenant
3
(aq)
Cr
+ et
2 7(aq)
Cr O
−
Pont
salin
e
−
e
−
COM
−
+
i
2
2. À l’extérieur de la pile, le courant i circule du pôle + vers le pôle − ; les électrons
circulent, à l’extérieur de la pile, dans le sens opposé au sens de circulation du courant.
3. Le couple rédox présent dans le compartiment cathodique est Cr 2 O
2−
7(aq) /Cr
3+
(aq) . Il y
a réduction, en milieu acide, à la cathode donc :
Cr 2 O
2−
7(aq) + 14 H
+
(aq) + 6 e
−
= 2 Cr
3+
(aq) + 7 H 2 O (l)
(1).