Constitution et transformations de la matière - Spécialité
Évolution forcée d'un système chimique
Exercice 1 : Production de métaux par électrolyse
On souhaite réaliser une expérience d'électrozingage. Pour cela on dépose du zinc par électrolyse sur une plaque de fer décapée en trempant des paires d'électrodes de zinc dans la solution électrolytique de sulfate de zinc acidifié contenant la plaque.
On dispose de \( 33 \) paires d'électrodes, parcourues par
des courants de même intensité \( I \).
Chaque anode a une aire \( A = 0,15\:m^{2} \) et est traversée
par un courant de densité \( j_S = \dfrac{I}{S} = 0,52\:A\mathord{\cdot}cm^{-2} \)
L'équation d'oxydation à l'anode s'écrit :
\[ Fe = Fe^{2+} + 2e^- \]
- Constante de Faraday : \( F = 9,65 \times 10^{4}\:C\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
- Masse molaire du zinc : \( 30\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.
On donnera le résultat en secondes, avec deux chiffres significatifs, et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 2 : Production de métaux par électrolyse
Pour produire de l'aluminium, on effectue une électrolyse d'alumine dans un bain de cryolithe, servant de solvant. Aux alentours de 1000°C, l'alumine se transforme en aluminium. On trempe alors des paires d'électrodes dans le bain.
On dispose de \( 13 \) paires d'électrodes, parcourues par
des courants de même intensité \( I \).
Chaque anode a une aire \( A = 0,11\:m^{2} \) et est traversée
par un courant de densité \( j_S = \dfrac{I}{S} = 0,46\:A\mathord{\cdot}cm^{-2} \)
L'équation d'oxydation à l'anode s'écrit :
\[ C + 2O^{2-} = CO_2 + 4e^- \]
- Constante de Faraday : \( F = 9,65 \times 10^{4}\:C\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
- Masse molaire de l'aluminium : \( 13\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.
On donnera le résultat en secondes, avec deux chiffres significatifs, et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 3 : Production de métaux par électrolyse
On souhaite réaliser une expérience d'électrozingage. Pour cela on dépose du zinc par électrolyse sur une plaque de fer décapée en trempant des paires d'électrodes de zinc dans la solution électrolytique de sulfate de zinc acidifié contenant la plaque.
On dispose de \( 43 \) paires d'électrodes, parcourues par
des courants de même intensité \( I \).
Chaque anode a une aire \( A = 0,38\:m^{2} \) et est traversée
par un courant de densité \( j_S = \dfrac{I}{S} = 0,33\:A\mathord{\cdot}cm^{-2} \)
L'équation d'oxydation à l'anode s'écrit :
\[ Fe = Fe^{2+} + 2e^- \]
- Constante de Faraday : \( F = 9,65 \times 10^{4}\:C\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
- Masse molaire du zinc : \( 30\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.
On donnera le résultat en secondes, avec deux chiffres significatifs, et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Production de métaux par électrolyse
Pour produire de l'aluminium, on effectue une électrolyse d'alumine dans un bain de cryolithe, servant de solvant. Aux alentours de 1000°C, l'alumine se transforme en aluminium. On trempe alors des paires d'électrodes dans le bain.
On dispose de \( 13 \) paires d'électrodes, parcourues par
des courants de même intensité \( I \).
Chaque anode a une aire \( A = 0,11\:m^{2} \) et est traversée
par un courant de densité \( j_S = \dfrac{I}{S} = 0,46\:A\mathord{\cdot}cm^{-2} \)
L'équation d'oxydation à l'anode s'écrit :
\[ C + 2O^{2-} = CO_2 + 4e^- \]
- Constante de Faraday : \( F = 9,65 \times 10^{4}\:C\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
- Masse molaire de l'aluminium : \( 13\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.
On donnera le résultat en secondes, avec deux chiffres significatifs, et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Production de métaux par électrolyse
On souhaite réaliser une expérience d'électrozingage. Pour cela on dépose du zinc par électrolyse sur une plaque de fer décapée en trempant des paires d'électrodes de zinc dans la solution électrolytique de sulfate de zinc acidifié contenant la plaque.
On dispose de \( 42 \) paires d'électrodes, parcourues par
des courants de même intensité \( I \).
Chaque anode a une aire \( A = 0,16\:m^{2} \) et est traversée
par un courant de densité \( j_S = \dfrac{I}{S} = 0,22\:A\mathord{\cdot}cm^{-2} \)
L'équation d'oxydation à l'anode s'écrit :
\[ Fe = Fe^{2+} + 2e^- \]
- Constante de Faraday : \( F = 9,65 \times 10^{4}\:C\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
- Masse molaire du zinc : \( 30\:g\mathord{\cdot}mol^{-1} \)
On utilisera le symbole \( \longrightarrow \) du clavier virtuel.
On donnera le résultat en secondes, avec deux chiffres significatifs, et suivi de l'unité qui convient.