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Serie 3 (2020-2021)

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UNIVERSITE CADI AYYAD Département de Chimie

Faculté des Sciences Semlalia 2020/2021


Module Electrochimie
Filière SMC,LP S5
TD Série N°3

Exercice I
A - On plonge une lame de magnésium dans une solution d’acide chlorhydrique 0.1 M ; on
observe un faible dégagement gazeux. Par contre, si on plonge dans la même solution une
lame de fer on constate on constate un dégagement gazeux plus intense que dans le cas de
magnésium.

a - Ecrire les réactions électrochimiques qui se produisent aux électrodes dans chaque
cas.
b - Expliquer ces observations au moyen des courbes intensité- potentiel.

B- En touchant la lame de magnésium avec la lame de fer, on observe un dégagement gazeux


très intense sur le fer, et au bout d’un certain temps, la disparition de la lame de magnésium,
alors que le clou de fer est inattaquable.
a- Ecrire les réactions électrochimiques qui se produisent aux électrodes.
b- Expliquer ces observations au moyen des courbes intensité- potentiel.
Données : e0 ( Mg2+/Mg) = - 2.37 V e0(Fe2+/ Fe) = - 0.44V

Exercice II
On électrolyse une solution d’un mélange de chlorure de cuivre CuCl 2 à 0,5 M et de chlorure
de nickel NiCl2 à 0,1 M à pH = 2, sur des électrodes de graphites.
1- Quelles sont les réactions possibles aux électrodes
2- Calculer les potentiels des réactions aux électrodes.
3- Représenter l’ordre de ces réactions par des courbes i = f( e )
4- Calculer la tension minimale Umin de l’électrolyse du premier sel.
5- Calculer la tension à partir de laquelle commence l’électrolyse du deuxième sel.
6- Ecrire la réaction d’électrolyse dans chaque cas.
7- On électrolyse le premier sel pendant 10 minutes avec un courant de 10 A. Quelle est
la masse du métal déposé.
Données :
E ° Cu ¿= 0,34V / ENH
2+ ¿/Cu E ° ¿ =−0 , 25V / ENH ¿ E ° H =0 ,0 V / ENH ¿
2+ ¿/¿ + ¿/H 2 E ° O / H O =1 ,23
2 2

V / ENH E ° Cl =1 ,36 V / ENH ¿


−¿/Cl2

Les surtensions sur le graphite : η H =−1 , 03 V ,


2
ηO =0 , 8 V ,
2
ηCl =0 , 10 V
2

les pressions P H = PO = PCl = 1 atm


2 2 2
MCu = 63,54 g/mol MNi = 58,69 g/mol.
Exercice III
On se propose de déterminer le courant d’échange i0 du couple redox H+/H2 sur le platine à
partir d’une solution aqueuse de pH = 1. Lorsqu’on applique un potentiel de – 415 mV/ENH,
on mesure un courant |i|= 10 –2A/cm2.
La réaction est considérée du premier ordre par rapport à H + et la cinétique est contrôlée par le
transfert de charge.
a- S’agit-il d’un courant anodique ou cathodique ? Justifier.
b- Donner l’expression de ce courant.
c- Déterminer la valeur du courant d’échange i0

Lorsqu’on plonge une tige de zinc dans cette solution acide le potentiel d’équilibre vaut
– 533 mV/ ENH.
Déterminer le courant de dissolution du zinc en A/cm2.
Données : coefficient de transfert cathodique du couple H+/H2 : β=0 , 5.
R = 8.31 J.mol-1.K-1 F = 96500 C.mol-1 T = 25°C

Exercice IV
Une lame de fer plonge dans une solution acide contenant des ions Fe 2+dans les conditions
standards. L’indice 1 est attribué au couple (Fe 2+/Fe), et l’indice 2 est attribué au couple
(H+/H2).
Les coefficients anodiques et cathodiques sont :α 1=α 2=β 2 ¿ β 1=0 , 5 et les densités du
courants d’échange sont i°1 = i°2 = 10−3 A /cm2 .
Les conditions standards : pH = 1 ; [Fe2+] = 1 M ; P H = 1 atm
2
T = 25°C.
1°- Ecrire la réaction qui a lieu. Calculer les potentiels eth des couples mis en jeu.
2°- Calculer le potentiel d’équilibre que prend le système.
2°- Calculer le courant de dissolution du fer dans la solution acide.
3°- Calculer la perte d’épaisseur de la lame du fer en mm/h.
Données : M(Fe) = 56 g/mole ; F = 96500 C /mole ; Masse volumique de Fe
−3 er
ρ=7 , 8 g cm , NB : On considère que la réaction de réduction du proton est du 1 ordre et
contrôlée par transfert de charge

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