PI-DPiles électrochimiques

Pile Fe/Cd — couples, polarité et sens spontané

Idée directrice

Comparer les couples $\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd}$ et $\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}$ via $E^\circ$ permet d'identifier le meilleur réducteur, puis la polarité de la pile et le sens spontané quand $E>0$ .

Signature de reconnaissance — l'énoncé se trahit ainsi

« Fe est le réducteur le plus fort »

« pôle + … pôle − »

« E1 > 0 »

Sujet principal

Exercice — dans l'esprit des sujets du bac

3 questionsCorrigé masqué

On dispose des couples $\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe}$ et $\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd}$ avec $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})=-0{,}40\,\mathrm{V}$ (esprit corrigé bac 2016 contrôle).

On donne $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})=E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe})+0{,}03\log K$ . En déduire le couple le plus oxydant et le métal réducteur le plus fort.
Pour une pile Fe/Cd avec $E_1>0$ , identifier le pôle (+) et le pôle (−).
Écrire la réaction spontanée associée lorsque $E_1>0$ .

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})=-0{,}40\,\mathrm{V}$ . Si $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})>E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe})$ , le couple Cd est plus oxydant et Fe est le réducteur le plus fort (corrigé 2016).

2. $E_1>0$ : Cd est le pôle (+) et Fe le pôle (−) (corrigé : « Cd est le pôle + ; Fe est le pôle − »).

3. $\mathrm{Fe}+\mathrm{Cd}^{2+}\rightarrow\mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{Cd}$ (corrigé 2016).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

Entraînement 01 / 01

Drill PI-D.1 — Lire E°

1 questionCorrigé masqué

Sachant $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})=-0{,}40\,\mathrm{V}$ et que ce potentiel est supérieur à $E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe})$ , quel métal s'oxyde spontanément au contact des ions de l'autre couple ? Justifier en une phrase.

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

Le fer s'oxyde (meilleur réducteur) et réduit $\mathrm{Cd}^{2+}$ : $\mathrm{Fe}+\mathrm{Cd}^{2+}\rightarrow\mathrm{Fe}^{2+}+\mathrm{Cd}$ . En effet $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})>E^\circ(\mathrm{Fe}^{2+}/\mathrm{Fe})$ d'après le corrigé 2016 contrôle ( $E^\circ(\mathrm{Cd}^{2+}/\mathrm{Cd})=-0{,}40\,\mathrm{V}$ et « Fe est le réducteur le plus fort »).

Méthode / Automatismes

Plus $E^\circ$ est grand, plus l'oxydant du couple est fort ; le réducteur associé à l'autre couple est alors le plus fort.
Pôle (+) = cathode (réduction du Cd²⁺ ici).

Pièges classiques

Associer le pôle (+) au meilleur réducteur ; inverser Fe et Cd.