Mouvement des charges dans une pile cuivre-fer

[Elsie]

Bonjour, voici l'énoncé de mon devoir maison:

La pile cuivre-fer est réalisée à partir d'une demi-pile de cuivre constituée d'une solution aqueuse de concentration c1=0,20 mol.L-1 en ions cuivre et d'une demi-pile de fer constituée d'une solution aqueuse de concentration c2=0,30 mol.L-1 en ions fer (2).
Lorsque la pile débite un courant à travers le dipôle ohmique, il se produit la réaction de constante d’équilibre K=1,9.10^37.

Cu2+ (aq) + Fe (s) (double flèche) Cu(s) + Fe2+ (aq)

Donnée
Constante de Faraday (valeur absolue de la charge molaire des électrons) :
F=9,65.10^4 C.mol-1

Voilà les questions avec mes réponses:

1. Déterminer le quotient de réaction Qr,i dans l'état initial. En déduire le sens d'évolution de la transformation.
Qr,i=0,30/0,20= 1,5 ce qui est inférieur à la constante d'équilibre. Le sens d'évolution de la transformation est donc direct.

2. Écrire les demi-équations des réactions d'oxydoréduction se produisant aux électrodes.
Cu2+ + 2e- = Cu
Fe = Fe2+ + 2e-

3. Le mouvement des ions et des électrons sur le schéma est-il cohérent avec ces demi-équation ?
Les électrons circulent de la borne négative (Fe (s)) à la borne positive (Cu (s)). Les ions Fe2+ circulent de la borne négative à la borne positive. Ce mouvement est cohérent avec les demi-équations.

4. Justifier le sens du courant indiqué sur le circuit.
Le sens du courant est inverse au sens des électrons: il circule de la borne positive à la borne négative.

5. Comment évolue la concentration en ions fer dans la demi-pile de fer ?
La concentration en ions fer dans la demi-pile de fer diminue.

6. Justifier le rôle du port salin.
Le port salin permet de véhiculer des ions Cl- jusqu'à la borne négative, et des ions K+ à la borne positive.
Son rôle est de fermer le circuit et d'assurer la séparation des deux compartiment, laissant ainsi passer les ions.

7. Si le pont salin est retiré, qu'elle est l'intensité du courant électrique traversant le dipôle ohmique ?
Si le pont salin est retiré, qu'elle est l'intensité du courant électrique traversant le dipôle ohmique est nulle.

8. La solution de cuivre (2) a un volume V1= 50mLet le fer est en excès. Calculer la capacité Q de la pile.
ne-=c*V= 0,20*0,050 = 0,01
Qmax= ne-*F
= 0,01*9,65.10^4 = 965 coulomb

Je ne suis pas vraiment sure de mes réponses, est ce que vous pouvez me montrer mes erreurs ? Merci beaucoup

[SoS(24)]

Bonjour Elsie,
Mes commentaires en rouge

1. Déterminer le quotient de réaction Qr,i dans l'état initial. En déduire le sens d'évolution de la transformation.
Qr,i=0,30/0,20= 1,5 ce qui est inférieur à la constante d'équilibre. Le sens d'évolution de la transformation est donc direct.oui

2. Écrire les demi-équations des réactions d'oxydoréduction se produisant aux électrodes.
Cu2+ + 2e- = Cu
Fe = Fe2+ + 2e- oui

3. Le mouvement des ions et des électrons sur le schéma est-il cohérent avec ces demi-équation ?
Les électrons circulent de la borne négative (Fe (s)) à la borne positive (Cu (s)). oui
Les ions Fe2+ circulent de la borne négative à la borne positive. Ce mouvement est cohérent avec les demi-équations.pas tout à fait, regardez ce que vous avez dans le pont salin

4. Justifier le sens du courant indiqué sur le circuit.
Le sens du courant est inverse au sens des électrons: il circule de la borne positive à la borne négative.oui

5. Comment évolue la concentration en ions fer dans la demi-pile de fer ?
La concentration en ions fer dans la demi-pile de fer diminue.non, regardez votre demi équation avec le couple Fe2+/Fe

6. Justifier le rôle du port salin.
Le port salin permet de véhiculer des ions Cl- jusqu'à la borne négative, et des ions K+ à la borne positive.
Son rôle est de fermer le circuit et d'assurer la séparation des deux compartiment, laissant ainsi passer les ions.incomplet

7. Si le pont salin est retiré, qu'elle est l'intensité du courant électrique traversant le dipôle ohmique ?
Si le pont salin est retiré, qu'elle est l'intensité du courant électrique traversant le dipôle ohmique est nulle.oui

8. La solution de cuivre (2) a un volume V1= 50mLet le fer est en excès. Calculer la capacité Q de la pile.
ne-=c*V= 0,20*0,050 = 0,01non, vous confondez n(e-) et n(Cu2+) attention
Qmax= ne-*F
= 0,01*9,65.10^4 = 965 coulombnon

[Elsie G]

Merci pour votre réponse j'ai essayé de me corriger:

3/ Les électrons éjectés par la réaction circulent de la borne négative (Fe (s)) à la borne positive (Cu (s)).
Les ions Fe2+ produits par l'oxydation vont dans la solution ionique, et leur charges positives sont compensées par Cl-
Les ions Cu2+ dans la solution ionique, compensé par l'ion K+, forment grâce au électrons arrivant Cu.
Ce mouvement est cohérent avec les demi-équations car Cu2+ forme Cu grâce aux électrons de l'oxydation de Fe.

5/ La concentration en ions fer dans la demi-pile de fer augmente car l'oxydation de Fe permet de créer des électrons et ions Fe2+.

6/ Le rôle du port salin est de fermer le circuit et d'assurer la séparation des deux compartiment. Il véhicule des ions Cl- jusqu'à la borne négative, et des ions K+ à la borne positive. Il permet ainsi de compenser les charges positives de Fe2+ et les charges négatives de Cu2+

7/ ne-=2xmax
ne-=2(c*V)= 2(0,20*0,050) = 0,02
Qmax= ne-*F
= 0,02*9,65.10^4 = 1930 coulomb

[SoS(24)]

Bonsoir,
ça va beaucoup mieux.
Autre question ?

[Elsie G]

Non plus de question, merci beaucoup pour votre aide précieuse !