pc2011 NS-fr sc.m partie 2 chimie
Channel: Prof  ALI
Date: 2024-04-06

Deuxième partie (2,25 points ) : Pile de concentration
Les piles électriques sont des dispositifs électrochimiques qui transforment l’énergie de la réaction
chimique en énergie électrique .on cite parmi elles les piles de concentration dont l’énergie provient de
la différence des concentrations des ions de deux solutions . Ce type de pile électrique est utilisé
essentiellement dans l’industrie au niveau de la galvanisation et l’étude de la corrosion .
L’objectif de cet exercice est l’étude d’une pile de concentration cuivre-cuivre .
La pile représentée dans la figure (2) est constituée de :
- Un bécher  contenant un volume V1=50mL de solution (S1)
de sulfate de cuivre (II) (Cu2++SO42-) de concentration C1
dans laquelle est plongée une partie d’une lame de cuivre (L1) .
- Un bécher  contenant un volume V2=V1 de solution (S2)
de sulfate de cuivre (II) (Cu2++SO42-) de concentration C2
dans laquelle est plongée une partie d’une lame de
cuivre ( L2).
- Un pont ionique qui relie les deux solutions (S1) et (S2) .
On relie les deux lames de cuivre( L1) et (L2) par un conducteur
Ohmique de résistance R , un ampèremètre et un interrupteur K .
On représente par Cu(1) 2 les ions Cu(aq) 2 dans le bécher  et par
2
Cu(2)  les ions Cu(aq) 2 dans le bécher  .
Lorsqu’on ferme l’interrupteur K , il se produit dans la pile une réaction d’oxydo-réduction d’équation :
2 2
Cu Cu Cu Cu (aq) (1) (s) (2) (s) (1) (aq) (2)       .
On réalise deux expériences (a) et (b) en utilisant les valeurs des concentrations indiquées dans le
tableau ci-dessous.
On mesure l’intensité du courant I qui passe dans le conducteur ohmique lorsqu’on ferme l’interrupteur
dans chacune des expériences et on note le résultat obtenu dans le même tableau :
Donnée : constante de Faraday : F=9,65.104 C.mol-1 .
1- Déduire à partir des résultats expérimentaux indiqués dans le tableau ci-dessus la valeur de la
constante d’équilibre associée à l’équation de la réaction .
2- On s’intéresse à l’expérience (a) et on prend pour origine des dates (t=0) l’instant où l’on ferme
l’interrupteur.
2.1- indiquer le pôle positif de la pile en justifiant la réponse .
Expérience (a) Expérience (b)
Concentration( en mol.L-1) C1=0,010 C2=0,10 C1 = 0,10 C2 = 0,10
Intensité I de courant( en mA) I1 = 140 I2 = 0
0,25
0,5
0,5
OCH2
O
C6H5  C
CH3
3
0,5
.2- Etablir l’expression de l’avancement x de la réaction qui a eu lieu en fonction du temps t en
considérant que l’intensité du courant I1 reste constante au cours du fonctionnement de la pile .
Calculer le taux d’avancement de la réaction à l’instant t=30min.
2.3- Calculer les concentrations 2 2
(1) (2)
(éq) (éq)
    Cu et Cu  
    dans les béchers  et lorsque la pile est
consommée