Les cations C6H14N2O2
+migrent vers l’électrode –,
et les anions C4H6NO4
–migrent vers l’électrode +,
mais dans le même temps, il y a une migration des
autres ions présents dans la solution imbibant le
papier filtre, en particulier des ions H+, formés à
l’électrode +, qui migrent et se transforment en H2
(non chargé) à l’électrode –. La migration des acides
aminés n’est pas le seul phénomène sur le papier
filtre, il y a en plus une électrolyse, ce qui permet
d’expliquer que l’électroneutralité est conservée.
e. L’eau et le papier sont des isolants, il ne se serait
donc rien passé.
27. a. Qr,i = [Cu2+]i/[Ni2+]i= 0,1/0,1 = 1.
b. Lorsqu’on relie les plaques par un conducteur
ohmique, seule la réaction spontanée peut se pro-
duire, c’est-à-dire, celle pour laquelle Qrva se rap-
procher de K. Il faut que Qraugmente, donc que la
concentration en ions Cu2+ augmente et celle en
ions Ni2+ diminue. La réaction est écrite dans le bon
sens dans l’énoncé.
c. Afin de déterminer le quotient de réaction au bout
de cent heures, il faut déterminer les nouvelles
concentrations ioniques et pour cela, il faut trouver la
quantité de matière d’électrons qui a été mise en jeu.
La charge débitée par la pile est :
Q=I∆t= 0,0020 ×3600 ×100 = 7,2102C.
La quantité de matière d’électrons est :
ne= 7,2102/96,5103= 7,510–3mol.
L’avancement de la réaction, qui est égal à la quan-
tité de matière d’ions Cu2+ formés et d’ions Ni2+
consommés, est :
x= nCu = ne/z= ne/2 = 3,810–3mol.
d. Les quantités de matière initiales en ions Cu2+ et
Ni2+ étaient :
n(Cu2+)i= n(Ni2+)i= CV= 0,10 ×0,200 = 0,020 mol
Au bout de 100 h elles seront de :
n(Cu2+)100 h = n(Cu2+)i+x = 0,020 + 3,810–3
= 0,024 mol
n(Ni2+)100 h = n(Ni2+)i–x = 0,020 – 3,810–3
= 0,016 mol
e. Les concentrations au bout de cent heures sont
donc :
[Cu2+] = (n(Cu2+)i+x)/V= (0,020 + 3,810–3)/0,200
= 0,12 molL–1.
[Ni2+] = (n(Ni2+)i+x)/V= (0,020 – 3,810–3)/0,200
= 0,08 molL–1.
f. La nouvelle valeur de Qrest donc :
Qr= 0,12/0,08 = 1,5
ENTRAINEMENT AU BAC
Qra augmenté, et s’est (un peu) rapproché de K ce
qui est conforme au fait que l’équation de la réac-
tion était écrite dans le sens direct et que la réaction
était spontanée.
2. a. Dans le sens inverse, l’équation est :
Cu2+(aq) + Ni(s) = Cu(s) + Ni2+(aq)
b. Il faut réaliser une électrolyse. On branche un
générateur extérieur, avec sa borne –sur l’électrode
Cu et sa borne +sur l’électrode Ni.
c. Q= I∆t= 0,40 ×60 ×30 = 720 C.
On remarque que cette quantité d’électricité est la
même que celle débitée lors de l’expérience précé-
dente. Le système est donc revenu à son état initial.
Qrreprend la valeur Qr,i.
Qra diminué, et s’est ainsi éloigné de K. C’est
cohérent avec le fait que la réaction est forcée.
28. a. Cr3+(aq) + 3 e–(électrode) = Cr(s).
b. L’avancement x est la quantité de matière nCr de
chrome déposé.
Calcul de la masse de chrome mCr à déposer (atten-
tion, on veut chromer recto-verso et on néglige la
surface de la tranche de la plaque) :
mCr = ρV
m = 6,90103×2 ×0,0800 ×0,120 ×10010–6
= 13,210–3kg = 13,2 g
Cette masse correspond à la quantité de matière de
chrome (égal à l’avancement x):
x= nCr = m/MCr = 13,2/52,0 = 0,255 mol
c. La charge Qimpliquée dans le dépôt électroly-
tique est :
Q=xz F = 0,255 ×3 ×96,5103= 7,38104C.
La durée ∆tde l’électrolyse est donc :
∆t= Q/I= 7,38104/5,00 = 14,7103s = 4 h 06 min.
d. Soit Il’intensité minimale pour que la durée soit
∆t< 30 min :
I> Q/∆t= 14,7104/(30 ×60) = 8,2 A.
e. Les aciers chromés résistent bien à l’oxydation,
par ailleurs, le chromage constitue une décoration.
Exemple de pièces en acier chromés : pots d’échap-
pement de moto, pare-chocs ou enjoliveurs de voi-
tures de collection… De nombreuses pièces équipant
les bateaux sont en acier chromé : winch, taquets…
Note : l’acier chromé est de plus en plus remplacé par les aciers
spéciaux (plus résistant à l’oxydation), par l’aluminium (moins
dense) ou par le plastique (moins cher). Voir un exemple remar-
quable de résistance à l’oxydation des aciers chromés sur la photo
de la page 95 du livre Microméga de Chimie de Première S.
29. a. À l’anode il se produit :
2 H2O = O2(g) + 4 H+(aq) + 4 e–(électrode).
À la cathode : 4 H+(aq) + 4 e–(électrode) = 2 H2(g).
b. 2 H2O = O2(g) + 2 H2(g)
c. La quantité d’électricité mise en jeu est :
Q= I∆t= 1,00103×24 ×3600 = 8,6107C.
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