16/10/2016 DV01b_2016_2017.doc 1/2
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Octobre 2016 Page : 1 / 2 Devoir n°1 (1h) T
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Zingage d’un acier
L’acier est un alliage (mélange de plusieurs matériaux) contenant du fer. Au fil du temps, cet alliage subit une corrosion. Du zinc peut être déposé à la surface de l’acier pour le protéger.
Lire les documents présentés ci-dessous, puis répondre aux questions.
100 % zinc
94 % zinc, 6 % fer 90 % zinc, 10 % fer
Base acier
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1. Questions préliminaires (11 points)
1.1. Comment se nomment les deux techniques de dépôt de zinc présentées dans ces documents ? En quoi diffèrent-elles ?
1.2. Sur le schéma du document 4, indiquer le sens conventionnel du courant et le sens de circulation des électrons.
1.3. Pour effectuer un dépôt de zinc, la pièce métallique à protéger doit être le siège de la transformation :
Zn
2+(aq)+ 2 e
- Zn
(s)S’agit-il d’une réduction ou d’une oxydation ?
La pièce à protéger doit-elle être mise à la place de l’électrode 1 ou de l’électrode 2?
1.4. Donner la demi-équation modélisant la réaction se produisant sur l’électrode de zinc. En déduire le nom de cette électrode. Pourquoi parle-t-on d’électrode soluble ?
1.5. Doit-on réintroduire des ions dans le bain électrolytique au cours de l’électrozingage ? Faut-il changer une des électrodes en cours de fonctionnement ?
2. Problème (9 points)
Lors du procédé d’électrozingage décrit dans le document 3, la cathode est constituée d’une plaque d’acier de surface totale S = 1,90 10-2 m2 que l’on souhaite recouvrir d’un dépôt de zinc de 80 µm d’épaisseur.
Estimer la durée t nécessaire pour réaliser ce dépôt.
Données (voir aussi le document 3) :
Masse volumique du zinc (masse en kg d’un volume égal à 1 m3 de zinc) : µ(Zn) = 7134 kg.m-3 Masse molaire du zinc : M(Zn) = 65,4 g.mol-1
La charge électrique Q qui traverse le circuit lors de l’électrozingage vaut : Q = I t = n(e- ) F avec I : intensité du courant en A ; t : durée de l’électrozingage en s ;
F : charge (en valeur absolue) d’une mole d’électrons : F = 9,65 104 C.mol-1 n(e-) : quantité d’électrons échangés lors de la réaction en mole
Remarque :
La qualité de la rédaction, la structuration de l’argumentation, l’analyse critique du résultat, la rigueur des calculs, ainsi que toute initiative prise pour mener à bien la résolution du problème seront valorisées.
