corrigé

Q15 : On peut écrire: ∆ r S°= [S°(SO 2 ) + 6×S°(Cu)] —[2×S°(Cu 2 S) + S°(Cu 2 O)].La seule espèce gazeuse est SO 2 : son entropie standard est la plus élevée car elle présente le plusgrand nombre d’états microscopiques. A l’inverse, parmi les trois espèces solides, Cu possèdel’entropie standard la plus faible car il est constitué d’un seul type d’atomes. On a bien ∆ r S° > 0.Q16 : Avec les valeurs de ∆ r H° et ∆ r S° trouvées ci-dessus, on obtient, à T = 733°C,∆ r G° = 104-(1006)×103×10 —3 = 0. La température T i = 733°C est donc la température d’inversiondu système. Se placer à une température supérieure favorise le sens direct du bilan, c’est-à-dire laproduction de cuivre. Cette considération thermodynamique s’accompagne sans doute aussi par uneaugmentation de la vitesse de la réaction.Q17 : La température 1083°C = 1356 K est la température de fusion du cuivre. En se plaçant à unetempérature supérieure, on obtient du cuivre à l’état liquide ce qui le rend plus facile à séparer desautres réactifs et à couler en lingots.Q18 : A l’anode se produit les oxydations. On peut envisager :Cu (S) ⎯→ (Cu 2+ ) aq + 2 e – E = 0,34 V ;3 H 2 O ⎯→ ½ O 2 + 2 H 3 O + + 2 e — E = 1,23 V à pH = 0.A la cathode se produit les réductions. On peut envisager :(Cu 2+ ) aq + 2 e — ⎯→ Cu (S) E° = 0,34 V ;2 H + + 2 e — ⎯→ H 2(G) E = 0,0 V à pH = 0.Q19 : On peut tracer l’allure des courbes intensité-potentiel :–0,20 0,240,34H Cu (S) ← Cu 2+2(G) ← H +iCu (S) → Cu 2+l’anode et à la cathode, le bilan d’électrolyse s’écrit :Cu A + Cu 2+ C = Cu C + Cu 2+ ACompte tenu des surtensions, la tension minimale d’électrolyse est 0,1 V.1,73H 2 O → O 2(G)La réaction qui se produit à l’anodeest donc l’oxydation du cuivremétal en Cu 2+ . L’anode se décomposece qui explique le terme« anode soluble ».A la cathode se produit la réductiondes Cu 2 + en Cu (S) .En indiçant par A et C les espèces àiτiτQ20 : Pendant une durée τ circule la charge q = iτ soit la quantité d’électrons ne= =NAeF . Orpour fabriquer une mole de Cu (S) , il faut 2 moles d’électrons d’après la demi-équation redox. Pendantτ, il est donc produit une masse de cuivre m Cu = n Cu .M Cu = iτ M Cu . A.N.2F3m Cu= × 20 × 60−363, 5×10 = 1,18 g.2 × 96500Q21 : On peut tracer ajouter sur le diagramme précédent l’allure des courbes intensitépotentielpour l’argent et le nickel, en tenant compte des surtensions.iVNi Cu (S) → Cu 2+(S) → Ni 2+Ag (S) → Ag +–0,65 –0,200,24–0,150,34 0,90NiH Cu (S) ← Cu 2+(S) ← Ni 2+ 2(G) ← H +H 2 O → O 2(G)1,73VSpé y 2002-2003 page 3/6 devoir n°4 corrigé