EPREUVE DE PHYSIQUE ET CHIMIE DU BACCALAUREAT 2012 (FILIERE SCIENCE PHYSIQUE)--AVEC CORRECTION et aussi un exercice concernant le pile daniel

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exercice expliquant le pile daniel(très important) 

Texte : Zn/Zn²⁺(aq)//Cu²⁺(aq)/Cu.

Volume de chaque solution : V= 0,05 L ( 50 mL) ; concentration de chaque solution : C = 0,010 mol/L. Masse de chaque électrode : 3 g

Masse atomique molaire : Zn : 65,4 ; Cu : 63,5 g/mol.

Analyse :

Questions traitant du sens de circulation des porteurs de charges.

Electrons dans les conducteurs métalliques et ions dans les solutions et le pont salin.

Le zinc, métal plus réducteur que le cuivre, s'oxyde : Zn = Zn²⁺ +2e^-.

Questions traitant des mots " anode, cathode, oxydation, réduction".

Le zinc, métal plus réducteur que le cuivre, s'oxyde : Zn = Zn²⁺ +2e^-.

Le zinc subit une oxydation ; le zinc constitue l'anode négative.

Les ions Cu²⁺ se réduisent : Cu²⁺ +2e^- = Cu.

Les ions cuivre (II) subissent une réduction ; le cuivre constitue la cathode positive.

D'où la réaction de fonctionnement de la pile :Cu2+aq +Zns = Zn2+ aq + Cus.

Question traitant du réactif limitant.Quantités de matière initiales des réactifs : concentration (mol/L) * volume (L) pour les ions. n(Cu2+) =n(Zn2+) =VC = 0,05*0,01 = 5 10-4 mol masse (g) / masse molaire (g/mol) pour le métal des électrodes. n(Cu) = 3/63,5 = 4,72 10-2 mol ; n(Zn) = 3/65,4 = 4,59 10-2 mol ; avancement (mol) Cu2+aq +Zns = Zn2+ aq + Cus. initial 0 5 10-4 4,59 10-2 5 10-4 4,7 10-2 en cours x 5 10-4 -x 4,59 10-2 -x 5 10-4 + x 4,7 10-2 +x fin xmax =5 10-4 5 10-4 -xmax=0 4,59 10-2 -xmax=4,54 10-2 5 10-4 + xmax=10-3 4,7 10-2 + xmax= 4,77 10-2  si Cu2+aq est en défaut : 5 10-4 -xmax = 0 soit xmax =5 10-4 mol  si Zns est en défaut : 4,6 10-2 -xmax = 0 soit xmax = 4,6 10-2 mol Question traitant de " la pile est usée ". Une pile est usée si le quotient de réaction est égal à la constante d'équilibre de la réaction se produisant dans la pile. Le réactif limitant a presque entierement disparu.  Les affirmations contenant l'une des informations ci-dessus sont donc exactes.

BONNE PREPARATION ET BONNE CHANCE