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Octobre 2019 Page : 1 / 4 Devoir n°1 (2h) – Corrigé T

^ale

S

I. C’est nickel !!!

1.1. Le sens conventionnel du courant I sort de la borne positive du générateur, Le sens des électrons est dans le sens contraire au sens conventionnel du courant

Le sens de déplacement des ions nickel Ni²⁺ va vers l’électrode reliée à la borne négative du générateur.

1.2. Le générateur apporte, par sa borne négative, des électrons qui permettent le dépôt de nickel métallique suivant la réaction Ni²⁺(aq) + 2 e^– = Ni(s).

1.3. A l’électrode reliée à la borne négative, il se produit une réduction donc l’électrode constitue la cathode.

1.4. Au niveau de l’électrode reliée à la borne positive, le générateur « aspire » les électrons produits par une oxydation : Ni(s) = Ni²⁺(aq) + 2 e^–.

La formation des ions Ni²⁺ à l’anode compense leur consommation à la cathode, ainsi la concentration en ions nickel est constante.

2. Problème : Durée de l’électrolyse

 On va déterminer la quantité de nickel formé puis la quantité d’électrons utilisés. On utilise ensuite les expressions de la quantité d’électricité échangée Q = I  t = n(

e

^-

) 

F pour trouver la durée de l’électrolyse.

 n(Ni) = m(Ni)

M(Ni) ; à l’aide de la demi-équation Ni²⁺(aq) + 2 e^– = Ni(s) la quantité d’électrons n(

e

^-

)

2 =

n(Ni) soit n(

e

^-

) = 2 

n(Ni) = 2  m(Ni)

M(Ni)

 Des expressions de la quantité d’électricité échangé Q = I  t = n(

e

^-

) 

F, on obtient t = n(

e

^-

) 

F I D’où l’expression littérale de la durée de l’électrolyse : t = 2  m(Ni)  F

M(Ni)  I Application numérique : 2  7,5  96 500

58,7  6,0 = 4,1  10³ s. (2 chiffres significatifs maximum)

t = 4,1  10³

60 = 68 min. Cette durée semble raisonnable.

II. L’eau de Dakin

1. Concentration en ions permanganate

1.1. La masse à peser vaut m = C0  V0  M(KMnO4) avec M(KMnO4) = 158 g.mol^-1 ; A.N. : m = 2,0  10^-3  0,500  158 = 0,16 g

1.2. D’après le spectre d’absorption, il faut régler le spectrophotomètre à la longueur d’onde λmax correspondant au maximum d’absorbance pour une meilleure précision : λmax  540 nm.

Ni²⁺(aq)

e

^-

e

^-

I

I

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1.3. La solution absorbe principalement dans le vert (λ = 540 nm), donc elle parait de la couleur complémentaire : rouge (avec une composante violette car il y a un pic d’absorption pour 560 nm).

1.4. Pour préparer la solution S1, il faut diluer la solution mère par le facteur de dilution F = C0

C1 = 2 0,2 = 10 Il faut donc prélever un volume V0 = V1

F = 100,0

10 = 10,0 mL

Matériel : Fiole jaugée de 100,0 mL, pipette jaugée de 10,0 mL, bécher de 25 mL et poire à pipeter.

1.5. La courbe d’étalonnage est représentée ci-dessous.

1.6. D’après la courbe d’étalonnage, pour une absorbance A = 0,153, on obtient une concentration C = 0,0691 mmol.L^-1.

400 450 500 550 600 650 700 750 780

Absorbance A

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1.7. Dans 100 mL de solution commerciale, la masse m = C  V  M(KMnO4) A.N. : m = 0,0691  10^-3  100  10^-3  158

Soit m = 1,09  10^-3 g = 1,09 mg.

1.8. L’écart relatif vaut % ER = 1,09 – 1,00

1,00  100 = 9 %. Le contrôle qualité n’est pas satisfaisant car % ER > 5 %.

2. Problème : Degré chlorométrique de l’eau de Dakin

 L’objectif est de déterminer le degré chlorométrique et de comparer cette valeur aux données du document 3.

 Or, le volume de dichlore V = n  VM où la quantité de matière n = m(chlore actif)/M(Cℓ2) A.N. : V = 0,50024,0

(235,5) = 0,17 L pour 100 mL de solution commerciale.

 Pour un litre de solution, le degré chlorométrique vaut 10  0,17 = 1,7 °chl < 5 °chl donc l’eau de Dakin est un antiseptique.

I

1.1

1 2 3 4 5 6

/14

1.2

^{1 2}

1.3

1 2

1.4

1 2 3 4

2

Grandeurs repérées : I, m(Ni) , M(Ni), F A - B - C - D Formules bien utilisées : Δt, Q, n (Ni) A - B - C - D Proportions stœchiométriques :

n(e

^-

) = 2n(Ni) A - B - C - D

Conversion, calcul, CHS A - B - C - D

Rédaction A - B - C - D

Notation problème Majorité de A sans C ou D : 5 points

20

Majorité de A avec 1C ou 1D : 4 points

16

Majorité de B sans C ou D : 4 points

16

Majorité de B avec 1C ou 1D : 3 points

12

Majorité de C et D avec A ou B : 2 points

8

Majorité de C et D sans A ou B : 1 point

4

Majorité de D : 0 point

0

II

1.1

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

/46

1.2

1 2

1.3

1 2

1.4

1 2 3 4 5 6

1.5

1 2 3 4 5 6

1.6

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

1.7

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

1.8

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

2

Calcul de n(Cℓ

2

)

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

Calcul V(Cℓ

2

)

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

Calcul degré chlorométrique

1 2 3 4 ^CHS-U-CV

Conclusion

1 2

Total : ………… /80

NOTE : ……….. /20