On réalise une pile nickel argent à l'aide de :
* Une solution de sulfate de nickel (Ni2+,SO42-) de volume V=100mL , et de concentration c=0,200 mol.L-1, dans laquelle on plonge une plaque A de nickel de masse m = 100g
* Une solution de nitrate d'argent (Ag+, NO3-) de volume V = 100 mL, et de concentration c=0,200mol.L-1, dans laquelle on plonge une plaque B d'argent de masse m = 50,0 g.
On relie les deux compartiments avec un pont imbibé d'une solution ionique de nitrate de potassium (K+,NO3-).
a) Pourquoi n'utilise-t-on pas un pont ionique de chlorure de potassium (K+,Cl-) ?
b) On mesure la tension entre les plaques B et A :
UBA > 0, en déduire le schéma conventionnel de la pile.
c) Donner le sens de déplacement des porteurs de charge, quand la pile débite du courant.
a) Dessiner le schéma de cette pile en représentant tous les porteurs de charge, ainsi que leur sens de déplacement. On reliera les deux plaques par un conducteur ohmique de résistance R.
b) Donner l'équation bilan de la réaction de fonctionnement de la pile (on écrira les deux demi-équation bilan d'oxydoréduction qui se déroulent aux électrodes, sachant qu'un dépôt métallique se forme sur l'électrode d'argent, et que le nickel est oxydé).
c) Quel est le rôle du pont ionique ?
la réaction de fonctionnement de la pile à une constante d'équilibre K très supérieur à 1000.
a) Donner l'expression de cette constante d'équilibre K.
b) Donner l'expression et la valeur du quotient de réaction initial Qri correspondant à l'équation de fonctionnement de la pile.
c) Quel est le sens d'évolution spontanée de l'équation bilan de fonctionnement de la pile ?
a) Les métaux sont en large excès. Calculer la capacité Q de la pile.
b) En déduire le nombre d'électrons produit par la pile quand celle-ci est déchargée.
c) Quelle est la variation de masse Dm Ni de la plaque de nickel ?
On fait débiter dans la résistance R = 50 W, une intensité I = 10 mA, pendant une durée Dt =2 h 30 min .
a) Evaluer la quantité d'électricité q que possède encore la pile au bout de cette durée.
b) Calculer le quotient de réaction finale Qr(f). On exprimera ce quotient en fonction, entre autres, de la quantité d'électricité q1 fournit par la pile
c) Comparer Qr(f) et Qr(i). Le résultat vous semble t-il logique? Pourquoi ?
Données : F = 96500 C.mol-1 ; e = 1,60 .10-19 C ; Na = 6,02.1023 mol-1 ; MAg= 108 g. mol-1 ; MNi = 58,7 g.mol-1.