Exercices d'Électrochimie et Solutions - Licence Génie des Procédés

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REBUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPILAIRE
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de le Recherche Scientifique
Université de 20 Aout 1955 – Skikda
Faculté de Technologie. Année Universitaire : 2020 /2021.
Département de Pétrochimie et Génie des Procédés. Matière : Electrochimie.
3ème année Licence Génie Des Procédés
Solution de la série d’exercices N° 1
Exercice 1
1. Calculer l'aire S de chaque électrode
On sait que : kcell = L
S alors S = L kcell
Application numérique : S = 1,2.10-2
𝟖𝟕 =1,4.10-4 m2 ou 1,4 cm2
2. Calculer la conductivité σ d'une solution de chlorure de sodium dont la
conductance G = 2,2.10-2S pour une concentration C = 0,15 mol.L-1
Conductivité : σ = kcell.G = 87. 2,2.10-2 =1,91 S.m-1
3. Déterminer la conductivité molaire ionique λCl- de l'ion chlorure Cl-
3- Conductivité de la solution : σ = ∑λion. [ion] = λNa+.[Na+] + λCl-.[Cl-] avec
[Na+] = [Cl-] = C alors : σ = (λNa++λCl-).C
On isole λCl- et on obtient la relation littérale :
λCl-=(σ - λNa+.C)
𝐂 =σ 𝐂 −λNa+
Application numérique : ATTENTION C doit être en mol.m-3
Donc C = 0,15 .103 = 150 mol.m-3
λCl-=1.91
𝟏𝟓𝟎 −50,1.10-4
λCl- =7,72.10-3 S.m2.mol-1
Exercice 2 :
Soit la réaction suivante :
SO2(g) + 3H2(g) ⇌ H2S(g) + 2H2O(g) + 163 kJ

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1. Lorsque l'on modifie la concentration d'un réactif ou d'un produit, la réaction à
l'équilibre tend à s'opposer à cette modification. D’après le principe de le Chatelier,
une augmentation de la concentration d'un réactif tend à favoriser la réaction direct.
Donc si on augmente la concentration de SO2(g), l’équilibre se déplace dans le sens
Direct c’est à dire dans le sens 1.
2. Lorsque la température diminue, l’équilibre se déplace dans le sens exothermique
c’est à dire dans le sens direct (sens1).
3. Lorsque la pression augmente, l’équilibre se déplace vers la diminution du nombre
de mole, c’est à dire dans le sens direct (sens1).
Exercice 3 :
On considère l’équilibre : ∆H= -10.2 cal
1. Lorsque la température augmente, l’équilibre se déplace dans le sens endothermique
∆H>0 c’est à dire dans le sens 2.
2. Lorsque la pression diminue, l’équilibre se déplace vers l’augmentation du nombre de
mole. Puisque le nombre du mole ne change pas, donc la pression n’a pas d’effet sur
l’équilibre.
Exercice 4:
Calculer le produit de solubilité Ks de CaSO4 si sa solubilité est 2g/L.
Le CaSO4 se dissocié dans l’eau selon la réaction :
CaSO4 ⇌ Ca+2 + SO4-2
Ks(CaSO4) = a(Ca+2) . a(SO4-2) = γ(Ca+2) [Ca+2] γ(SO4-2) [SO4-2]
Il faut d’abord calculer les concentrations [Ca+2] et [SO4-2], les coefficients
d’activité γ(Ca+2) et γ(SO4-2).
Calcule les concentrations [Ca+2] et [SO4-2]
La solution est électriquement neutre donc [Ca2+]=[SO42-]=[CaSO4]
[CaSO4]= n(CaSO4)
V et n(CaSO4= m(CaSO4) M(CaSO4)

3
La solubilité s dans l'eau d'une substance à la température T est la masse maximale
de substance que l'on peut dissoudre dans un litre d'eau à cette température T. la
solubilité du sulfate de calcium dans l’eau est 2g/L. Donc m(CaSO4)=2g et V=1L
M(CaSO4) =40+(4.16) +32=136g/mol d’où :
[CaSO4]=2 /136.1=0.015mol/l donc:
[Ca2+]= [SO42-] = [CaSO4] =0.015mol/l
Calcule les coefficients d’activité γ(Ca+2) et γ(SO4-2).
On a:
log(γi) =- 1
2
Zi2 √I
(1+√I) Avec I = 1 2 ∑Zi2Ci
I = 1
2 [(ZCa2+)2 x [Ca2+]+ (ZSO42-)2 x [SO42-]]
I = 1
2 [(+2)2 x (0.015) + (-2)2 x 0.015]
I= 0.06 mol/L
√𝑰 = 𝟎. 𝟐𝟒 𝐦𝐨𝐥/𝐋
La valeur de la force ionique permet de calculer le coefficient d’activité de chaque
ion (qui ici est identique, car la charge de chaque ion est la même en valeur absolue):
log(γi) =- 1
2
Zi2 √I
(1+√I) Avec I = 1 2 ∑Zi2Ci d’où :
log(γCa2+)= log(γ SO42-)=- 1
2
4 √0.24
(1+√0.24) = −𝟎. 𝟑𝟗
Donc:
γ(Ca2+)= γ (SO42-)=0.41 alors:
Ks(CaSO4) = (0.41)2 x(0.015)2 = 3.78 .10-5 mol2L-2
Exercice 5 :
Calculer l’activité des ions hydrogène a(H+)
𝐊𝐚(CH3COOH) =𝒂CH3COO- . aH+
𝒂CH3COOH
= γ(CH3COO-)𝒂CH3COO- . γ(H+)aH+
γ(CH3COOH) 𝒂CH3COOH

4
a(H+) =Ka(CH3COOH) γ(CH3COOH) [CH3COOH]
γ(CH3COO-) [CH3COO-]
Il faut d’abord calculer les concentrations [CH3COO-] et [CH3COOH], les
coefficients d’activité γ(CH3COO-) et γ(CH3COOH).
Calculer les concentrations [CH3COO-] et [CH3COOH]
La solution contient 0,1 mol de CH3COOH et 0,05 mole de CH3COONa par litre
D’après le principe de le Chatelier, l’équilibre de l’équation (1), va se déplace vers
le sens 2 c’est-à-dire vers le sens de formation de CH3COOH, donc le CH3COOH
reste presque sous forme moléculaire alors : [CH3COOH]= [CH3COOH]0=C0 et
[CH3COO-]=[CH3COONa]0 donc :
[CH3COOH]= [CH3COOH]0= 0,1 mol/L
[CH3COO-]=[Na+]= [CH3COONa]0 = 0,05 mol/L
Calculer le coefficient d’activité γ(CH3COO-)
log(γi) =- 1
2
Zi2 √I
(1+√I) Avec I = 1 2 ∑Zi2Ci
Les espèces ioniques présentent dans la solution sont : CH3COO-, Na+ et H+ mais la
concentration de H+ tend vers a zéro (déplacement de la réaction (1) dans le sens 2).
I = 1
2 ∑Zi2Ci
I = 1
2 ∑[(ZNa+)2 x [Na+]+ (ZCH3COO-)2 x [CH3COO-]]
I=0.5 [(+1)2 x (0.05) + (-1)2 x 0.05]
I= 0.05 mol/L
√𝐼=0.22 mol/L
La valeur de la force ionique permet de calculer le coefficient d’activité de chaque
ion (qui ici est identique, car la charge de chaque ion est la même en valeur absolue):
log(γi) =- 1
2
Zi2 √I
(1+√I)

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log(γNa+) =log(γCH3COO-)= - 1
2
12 √0.22
(1+√0.22) =-0.091
γ(Na+)= γ (CH3COO-)=0.81
Calculer le coefficient d’activité γ(CH3COOH).
On a:
𝐅𝐫𝐚𝐜𝐭𝐢𝐨𝐧 𝐦𝐨𝐥𝐚𝐢𝐫𝐞 (%)= nombre de moles de soluté
nombre total de moles de la solution × 𝟏𝟎𝟎
𝐱(CH3COOH)= n(CH3COOH)
n(H+) + n(CH3COO-)
Lorsque l’équilibre de l’équation (1), va se déplace vers le sens 2 donc :
x(CH3COOH)=1
Alors : L’acide acétique est un corps pur d’où :
γ(CH3COOH) =1
a(H+) =Ka(CH3COOH) γ(CH3COOH) [CH3COOH]
γ(CH3COO-) [CH3COO-]
a(H+) =(1,86 10-5 x 1 x 0.1)
(0.81 x 0.05)
a(H+) =4,6 10-5