Schimi en solustion série

Universite Abdelmalek Essaâdi Année: 2018/2019
Faculte des Sciences S.M.C.P.
-T e t o u a n-
T.D. de Chimie des Solutions
Série Nº 3
EXERCICE I :
Calculer le degré d’oxydation (D.O.) de :
Cr(OH)3
KMnO4
H2O2
F2O
Cr2O72-
D.O.(Cr) =
D.O.(Mn) =
D.O.(O) =
D.O.(O) =
D.O.(Cr) =
EXERCICE II :
Calculer le potentiel de chacune des électrodes suivantes à 25°C par rapport à celui de l’électrode normale à
hydrogène.
1) Lame de cuivre plongeant dans une solution de sulfate de cuivre à 2.10-3 mole.l-1.
2) Lame d’argent plongeant dans une solution de nitrate d’argent à 10-3 mol.l-1.
3) Lame de platine plongeant dans une solution contenant 0,1 mol.l-1 de sulfate ferreux (FeSO4) et 10-3
mol.l-1 de sulfate ferrique (Fe2(SO4)3).
Données : E°Fe2+/Fe = - 0,44 V/ENH E°Cu2+/Cu = 0,34 V/ENH E°Fe3+/Fe2+ = 0,77 V/ENH
EXERCICE III :
On place un morceau d’aluminium de masse m = 100 g dans 100 ml de HCl 0,1 M. Un dégagement de gaz
d’hydrogène est observé. Après un certain temps, l’aluminium a perdu une masse m’.
1) Ecrire l’équation des demi-réactions et de la réaction globale correspondante.
2) Calculer la concentration finale des ions Al3+.
3) En déduire la masse d’Aluminium restante.
Données : E°(H+/H2) = 0 V/ENH ; E°(Al3+/Al) = -1,66 V/ENH ; M(Al) = 27 g/mol.
EXERCICE IV :
On étudie la pile formée par la jonction des deux électrodes suivantes :
Cr / Cr 3+ (0,1M) // Cu 2+ / Cu
1) Donner à 25°C, l’expression du potentiel E1 de l’électrode de chrome. Calculer sa valeur.
2) Quelle est l’électrode qui joue le rôle de l’anode et celle qui joue le rôle de la cathode ? Justifier.
3) Donner les réactions de chaque électrode et la réaction globale de la pile.
4) Sachant qu’à t = 0, la force électromotrice de la pile est de 1,07 V, calculer le potentiel E2 de
l’électrode de cuivre.
5) En déduire la concentration initiale des ions Cu2+.
6) Donner l’expression de la f.e.m. de la pile en fonction des concentrations des ions et des E°.
7) Calculer la concentration des ions présents dans la solution quand la pile est usée.
8) Sachant que le volume de la solution dans chaque compartiment est V = 50 ml, calculer la masse du
cuivre déposé quand la pile est usée.
Données : E° (Cr3+/Cr) = - 0,74 V/ENH ; E° (Cu2+/Cu) = 0,34 V/ENH ; MCu = 63,5 g/mol

EXERCICE V :
On étudie à T = 25°C la pile constituée par :
- Une lame de platine (Pt) plongeant dans une solution contenant les ions Cr3+ (10-2 M) et Cr2+ (10-2 M).
- Une lame de cuivre (Cu) plongeant dans une solution d’ion Cu2+ (10-1 M) et de volume V.
1) Donner l’expression du potentiel de chaque électrode. Calculer les valeurs correspondantes.
2) Préciser quelle est l’électrode qui joue le rôle de l’anode et celle de la cathode. Justifier.
3) Ecrire les demi-réactions et la réaction globale de la pile
4) Donner l’expression de la f.e.m. de cette pile en fonction des concentrations. Calculer sa valeur
à t = 0.
5) En déduire l’enthalpie libre de la réaction.
6) Quand la pile est usée, il s’établit un équilibre caractérisé par une constante K. Calculer sa valeur.
7) Calculer dans ce cas les concentrations des ions présents dans la solution.
8) En déduire la masse de Cu déposée.
Données: E°(Cr3+/Cr2+) = -0,4V/ENH ; E°(Cu2+/Cu) = +0,34V/ENH ; M(Cu) = 63,5g/mol ; V = 100 ml
F= 96500 C/mol

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2018-2019
Correction de la série 3 de la chimie des solutions
Exercice I : Calcul du degré d’oxydation
 Cr(OH)3
NO(Cr) + 3 * [NO(O) + NO(H)] = 0
NO(Cr) = – 3 * [NO(O) + NO(H)]
NO(Cr) = – 3 * [-II + I]
NO(Cr) = – 3 * -I
NO(Cr) = +III
Le nombre d’oxydation de Cr dans Cr(OH)3 est : +III
 KMnO4
NO(K) + NO(Mn) + 4 * NO(O) = 0
NO(Mn) = – NO(K) – 4 * NO(O)
NO(Mn) = – (+I) – 4 * (-II)
NO(Mn) = +VII
Le nombre d’oxydation de Mn dans KMnO4 est : +VII
 H2O2
2 * NO(H) + 2 * NO(O) = 0
NO(O) = – NO(H)
NO(O) = – (+I)
NO(O) = -I
Le nombre d’oxydation de O dans H2O2 est : -I
 F2O
2 * NO(F) + NO(O) = 0
NO(O) = – 2 * NO(F)
NO(O) = – 2 * (-I)
NO(O) = +II
Le nombre d’oxydation de O dans F2O est : +II

2
 Cr2O72-
2 * NO(Cr) + 7 * NO(O) = -II
NO(Cr) = 1/2 * [ (-II) – 7 * NO(O]
NO(Cr) = 1/2 * [ (-II) – 7 * (-II)]
NO(Cr) = +VI
Le nombre d’oxydation de Cr dans Cr2O72- est : +VI
Exercice II : Calcul du potentiel des électrodes.
Question 1: électrode de cuivre
La réaction d’équilibre caractéristique de l’électrode de cuivre est :
Le potentiel de l’électrode est donné par l’équation de Nernst :
En remplaçant le Ln par log et R,T,F par leurs valeurs , [Cu] = 1, on a :
A.N :
D’où : E = 0,26 V
Question 2 : électrode d’argent
La réaction d’équilibre caractéristique de l’électrode de cuivre est :
Le potentiel de l’électrode est donné par l’équation de Nernst :
Avec : [Ag] = 1 mol/l ( Car métal pur).
A.N :

3
E = 0,62 V
Question 3 : électrode Red -Ox Fe3+ /Fe2+
La réaction d’équilibre caractéristique de l’électrode de cuivre est :
Le potentiel de l’électrode est donné par l’équation de Nernst :
Ou bien :
A.N :
Avant de calculer le potentiel il faut d’abord calculer les concentrations des deux ions :
 Calcul de la concentration de Fe2+
s 0 0
s s
Avec : s est la solubilité, s = 10 -1 mol / l donc : [Fe2+] = 10 -1 M
 Calcul de la concentration de Fe3+
s 0 0
2s 3s
Avec : S = 10-3 M donc: [Fe 3+] = 2.10-3 M
On a donc :
E = 0,668 V