Exercice n° 3 étude d'une pile Spécialité (4 points)

Afrique 2007 Spécialité: Exercice n°3 : ÉTUDE D'UNE PILE (4
points)
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1. La pile étudiée et son fonctionnement
1.1. Schématisation de la pile que l'on peut construire avec ce matériel :
1.2. Le fonctionnement de cette pile est décrite par la réaction : 2
Ag+(aq) + Pb(s) = 2 Ag(s) + Pb2+(aq).
Le quotient de réaction initial est [pic] [pic]= 10,0
1.3. Un système évolue spontanément - dans le sens direct si Qr,i < K
- dans le sens inverse si Qr,i > K
Si Qr,i = K le système est à l'équilibre et n'évolue pas. 1.4. Dans cette expérience Qr,i = 10,0 c1 la concentration de ces ions a augmenté.
3.Dosage des ions argent(I) dans le bécher (2) 3.1. Réflexions sur le protocole expérimental
Réaction (a) : Ag+(aq) + SCN-(aq) = AgSCN-(s) ; le précipité formé est
blanc.
Réaction (b) : Fe3+(aq) + SCN-(aq) = FeSCN2+(aq) ; le composé formé est
rouge sang. 3.1.1. La quantité d'ions Fe3+(aq) reste constante pendant la consommation
des ions Ag+(aq) et l'apparition du précipité AgSCN. Les réactions (a) et
(b) ne se déroulent donc pas en même temps.
La réaction (a) se déroule en premier. 3.1.2. Dès la première goutte de la solution d'ions thiocyanate SCN- (aq),
le précipité blanc AgSCN(s) apparaît. L'équivalence de ce dosage se produit
lorsque que tous les ions argent(I) ont été consommés. Au delà du volume équivalent, l'ajout d'une goutte supplémentaire de la
solution d'ions
thiocyanate SCN-(aq) provoque l'apparition des ions complexes FeSCN2+ (aq)
qui sont rouges. L'apparition d'une coloration rouge sang indique
l'équivalence. Les ions FeSCN2+(aq) constituent un indicateur de fin de
réaction. 3.1.3 Le titrage est direct car les ions argent (I) réagissent directement
avec le réactif titrant.
(Si le titrage était indirect, la réaction support du titrage ne ferait pas
intervenir les ions argent).
3.2. Application aux ions Ag+(aq) contenus dans le bécher (2) après une
heure d'utilisation de la pile 3.2.1. Le nombre de chiffres significatifs donné pour VP indique
l'utilisation d'une pipette
jaugée de 20,0 mL.
3.2.2. Équation support du titrage : Ag+(aq) + SCN-(aq) = AgSCN(s) À l'équivalence n(Ag+) initiale = n(SCN-(aq)) versée
[pic] . VP = [pic] . Veq
[pic] = [pic] . [pic]
[pic] = 2,0.10-1 ( [pic] = 7,5.10-2 mol.L-1 4. L'équilibre chimique est-il atteint ? Calculons, à cet instant, le quotient de réaction :
[pic]
[pic] = 20
Comme Qr,f < K , la pile peut encore fournir du courant. Elle est encore
hors équilibre.
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Pont salin Lame d'argent, Ag(s) Solution de nitrate d'argent
(Ag+(aq) + NO3-(aq))
c2 = 0,100 mol.L-1 Solution de nitrate de plomb
(Pb2+(aq) + 2 NO3-(aq))
c1 = 0,100 mol.L-1 Lame de plomb, Pb(s)