Aurélie 7/05/07
 

concours kiné APHP pile argent étain. 2007

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Pour réaliser une pîle argent étain de représentation formelle :

- Sn(s) / Sn2+(aq) + 2 Cl-(aq)// Ag+(aq) + NO3-(aq) / Ag(s) +.

On dispose d'une lame d'étain, d'une lame d'argent,d'une solution de nitrate d'argent de concentration molaire volumique 0,10 mol/L, d'une solution de chlorure d'étain de concentration molaire volumique 0,10 mol/L, d'un pont salin contenant une solution saturée de nitrate de potassium K+(aq)+ NO3-(aq) et de bechers.

  1. Faire le schéma annoté de la pile.
  2. On branche un voltmètre aux bornes de cette pile.
    - Compléter le schéma précédent en précisant la borne COM et préciser le signe de la tension lue.
    - Sur le schéma indiquer le sens du courant, le nom et le sens des porteurs de charges dans les fils conducteurs, dans les solutions, dans le pont salin.
  3. Ecrire les équations des réactions aux électrodes et l'équation de la réaction traduisant le fonctionnement de la pile.
  4. Indiquer en le justifiant, le signe de la variation de la masse de chaque électrode, de la concentration de chaque ion métallique.
  5. Quels sont les deux rôles du pont salin ?
  6. Cette pile est utilisée pendant 10 min pour faire fonctionner une DEL, l'intensité du courant électrique étant 50 mA.
    - Etablir l'expression littérale de la variation de masse de l'électrode d'étain au cours de ce fonctionnement.
    - Donner la valeur approchée de cette variation.
M(Sn) = 120 g/mol ; 1 F = 105 C /mol.

 

La tension lue sur le voltmère est positive ( la borne COM étant reliée à la borne - de la pile).

Les électrons, dans les fils conducteurs et les plaques, se déplacent en sens contraire du sens conventionel du courant.

Dans les solutions, les cations Ag+ et Sn2+ migrent dans le sens du courant, les anions Cl- et NO3- migrent en sens contraire.

Equation de la réaction traduisant le fonctionnement de la pile :

A l'anode négative, oxydation de l'étain : Sn = Sn2+(aq) + 2e-.

En conséquence :

- La masse de la plaque d'étain diminue.

- La concentration en ion étain augmente dans le becher : il en résulte une migration des ions NO3-(aq) du pont salin afin que la solution de chlorure d'étain reste électriquement neutre.

A la cathode positive, réduction des ions argent : 2Ag+(aq) + 2e- = 2Ag(s).

En conséquence :

- La masse de la plaque d'argent augmente.

- La concentration en ion Ag+(aq) diminue dans le becher : il en résulte une migration des ions K+(aq) du pont salin afin que la solution de nitrate d'argent reste électriquement neutre.

2Ag+(aq) + Sn = Sn2+(aq) +2Ag(s).

Rôle du pont salin :

- Assure la continuité électrique en reliant les deux électrolytes.

- Assure l'électroneutralité électrique des deux solutions.

Expression littérale de la variation de masse de l'électrode d'étain au cours de ce fonctionnement : Dm <0.

Cette pile est utilisée pendant Dt =600 s pour faire fonctionner une DEL, l'intensité du courant électrique étant I=0,050 A.
Quantité d'électricité Q= IDt.

Quantité de matière d'électron : n(e-) = IDt / F.

Quantité de matière d'étain : n(Sn) = ½ n(e-) = ½ IDt / F.

masse d'étain m (g) = M(Sn) * n(Sn) = ½ M(Sn) IDt / F.

Valeur approchée de cette variation :

m =0,5*0,05 *120*600 / 105= 1,8 10-2 g.

 

 
 

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