concours kiné

Aurelie juin 2001

	nickelage: kiné Rennes 2001 exercices suivants : la parfumerie
1 alliage ternaire Cu, Al, Ni	Un alliage de cuivre, de nickel et d'aluminium a une masse de 10 g. Il contient 3 g de nickel. Quand on fait réagir cet alliage sur une solution d'acide chlorhydrique en excès, on recueille un volume de 4 L de dihydrogène mesuré dans les conditions normales de température et de pression. Ecrire les équations bilan des réactions qui peuvent se produire entre l'acide chlorhydrique et les métaux de cet alliage. Calculer la masse d'aluminium et de cuivre contenue dans cet alliage. Données : volume molaire 22,4 L/mol Masse molaire (g/mol) Cu=93,5 ; H=1 ; Ni= 58,7 ; Al=27. Potentiel redox : Cu²⁺/Cu = 0,34 V ; H⁺ /H₂ =0 V ; Ni²⁺/Ni = -0,23 V ; Al³⁺/Al = -1,66 V corrigé
	Ni + 2H⁺ donne Ni²⁺ + H₂. (1) Al + 3H⁺ donne Al³⁺ + 1,5 H₂. (2) le cuivre n'est pas attaqué. masse de cuivre + masse d'aluminium = 7 grammes m_Cu + m_Al =7. Quantité de matière (mol) : Ni : masse (g) / masse molaire (g/mol) = 3 / 58,7 = 0,051 mol aluminium : m_Al / 27 mol dihydrogène: volume (L) / volume molaire (L/mol)= 4/22,4 = 0,1786 mol. à partir de 0,051 mol de nickel, il se forme 0,051 mol H₂. à partir de m_Al / 27 mol d'Al, il se forme : 1,5 m_Al / 27= 0,0555m_Al mol H₂. d'où : 0,051 + 0,0555m_Al = 0,1786. alors m_Al= 2,3 g. masse de cuivre : 7-2,3 = 4,7 g.
2 nickelage	On veut nickeler un objet en cuivre, peut-on le faire en le plongeant dans une solution de sulfate de nickel ? Justifier. On réalise ce dépôt par une électrolyse à anode soluble. - Indiquer par un schéma avec légende comment y parvenir. - Donner les réactions électrochimiques aux électrodes. - On veut déposer sur cet objet dont l'aire totale est S=350 cm² une couche d'épaisseur e= 0,02 mm de nickel. Quelle est la masse de nickel nécessaire ? - Sachant que cette électrolyse nécessite un courant d'intensité I=5A, combien de temps faudra t-il pour réaliser ce dépôt ? Données : masse volumique du nickel 8,9 g/cm³ ; 1 faraday = 96500 C corrigé
	Le cuivre est un métal moins réducteur que le nickel : en plongeant une lame de cuivre dans une solution de sulfate de nickel, on observe pas de dépôt de nickel. par électrolyse : solution : sulfate de nickel anode reliée au + de la pile : nickel Ni donne Ni²⁺ + 2e^- . oxydation cathode : objet en cuivre que l'on veut nickeler. Ni²⁺ +2e^- donne Ni métal (réduction) volume ( cm³)de nickel à déposer : surface (cm²) fois épaisseur (cm) 350 * 0,002 = 0,7 cm³. masse de nickel (g) = volume (cm³) fois masse volumique (g/cm³) 0,78,9 = 6,23 g Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire Ni (g/mol) = 6,23/58,7 = 0,106 mol D'après les équations ci dessus : 20,106 mol d'électrons La charge d'une mole d'électrons est 1 faraday ou 96500 C Quantité d'électricité (coulomb) : 20,106 96500 = 20483 C. Q (coulomb) = intensité (A) fois temps (seconde) t=20483 / 5 = 4096,7 s = 1 h 8 min. retour - menu