PI-CPiles électrochimiques

Pile Ni/Co — équation, polarité et fem

Idée directrice

Pour une pile Ni/Co avec pont électrolytique, on écrit le couple d'oxydoréduction, on lit la polarité (bornes +/−) sur le signe de la fem $E$ , et on relie $E^\circ$ à la constante d'équilibre $K$ .

Signature de reconnaissance — l'énoncé se trahit ainsi

« équation chimique associée à cette pile »

« fem normale »

« borne (-) … borne (+) »

Sujet principal

Exercice — dans l'esprit des sujets du bac

3 questionsCorrigé masqué

On réalise une pile avec une lame de nickel dans $\mathrm{Ni}^{2+}(C_1)$ et une lame de cobalt dans $\mathrm{Co}^{2+}(C_2)$ , reliées par un pont électrolytique (esprit corrigé bac 2018 contrôle).

Écrire l'équation de la réaction associée à cette pile (sens $\mathrm{Ni}+\mathrm{Co}^{2+}\rightarrow\cdots$ ).
La courbe $E=f(\log\Pi)$ montre que $E$ est négative. Quelle réaction a lieu spontanément ? Identifier la borne (−) et la borne (+).
On lit $\log K=-0{,}66$ à $E=0$ et $E^\circ=-2{,}0\times 10^{-2}\,\mathrm{V}$ . Calculer $K$ et commenter le signe de la fem normale.

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. $\mathrm{Ni}+\mathrm{Co}^{2+}\rightarrow\mathrm{Ni}^{2+}+\mathrm{Co}$ (corrigé 2018 contrôle).

2. $E<0$ : la réaction inverse a lieu spontanément. La lame en cobalt est la borne (−) et celle en nickel la borne (+) (corrigé).

3. $K=10^{-0{,}66}\approx\mathbf{0{,}22}$ . $E^\circ=-2{,}0\times 10^{-2}\,\mathrm{V}<0$ : à l'état standard, le sens spontané n'est pas celui de l'équation écrite (cohérent avec $K<1$ ).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

Entraînement 01 / 01

Drill PI-C.1 — Pont électrolytique

1 questionCorrigé masqué

Pourquoi un pont électrolytique est-il indispensable au fonctionnement d'une pile à deux compartiments (Ni/Co ou Daniell) ? Répondre en une phrase (ions / charge).

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

Le pont électrolytique assure la migration des ions pour fermer le circuit ionique et maintenir l'électroneutralité de chaque demi-pile pendant que les électrons circulent dans le fil extérieur. Sans pont, les charges s'accumuleraient et le courant s'arrêterait rapidement (schéma du corrigé bac 2018 contrôle : pile Ni/Co avec pont).

Méthode / Automatismes

Signe de $E$ : $E>0$ ⇒ réaction écrite spontanée ; $E<0$ ⇒ sens inverse.
Borne (+) = cathode (réduction) en fonctionnement générateur.

Pièges classiques

Inverser nickel/cobalt pour les bornes ; confondre $E$ et $E^\circ$ .