Aurélie 25/03/06

bac CLPI chimie de laboratoire 09/2005

électrode d'argent


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 Electrode d'argent

Pour l’électrode de référence au sulfate mercureux, Eréf = + 0,650 V ; masse molaire de l’argent : 108 g.mol-1 ; pour le couple Ag+/Ag : E° = + 0,800 V ; on prendra RT/F ln(x) =0,06 log(x), en V.

  1. On immerge un fil d’argent et une électrode au sulfate mercureux dans une solution saturée en sulfate d’argent Ag2SO4. La différence de potentiel mesurée est DE = + 66 mV. Exprimer le potentiel EAg pris par le fil d’argent plongeant dans la solution en fonction de E°, potentiel standard du couple Ag+/Ag et de la concentration en ions Ag+.
    - En déduire l’expression de D E en fonction de E°, Eréf et log [Ag+].
    - En déduire la concentration de cette solution en ions Ag+ puis la solubilité du sulfate d’argent, en mol.L-1, que l’on notera s.
    - En déduire le produit de solubilité Ks du sulfate d’argent dans les conditions de l’expérience.
  2. Dosage de l’argent dans un alliage.
    On dissout 40,0 mg d’alliage dans un peu d’acide nitrique et on ajuste à 100,0 mL.

    • La première électrode est constituée d’un fil d’argent plongeant dans une solution contenant 1,0 × 10-3 mol.L-1 d’ions Ag+. On appelle E1 la valeur de son potentiel.

    • La seconde électrode est constituée d’un fil d’argent plongeant dans la solution préparée cidessus à partir de l’alliage. On appelle E2 la valeur de son potentiel.

    Les deux électrodes sont réunies par un pont salin. La différence de potentiel mesurée entre ces deux électrodes : DE = E1 - E2 = + 36 mV. Calculer le potentiel E1 de la première électrode.
    - Calculer la concentration des ions Ag+ dans la solution obtenue à partir de l’alliage.
    - En déduire le pourcentage d’argent dans l’alliage.

corrigé

potentiel EAg pris par le fil d’argent plongeant dans la solution

Ag++ e-=Ag(s) ; EAg= E° + 0,06 log [Ag+] =0,8 +0,06 log [Ag+]

expression : D E =EAg-Eréf =E° -Eréf + 0,06 log [Ag+]

concentration de cette solution en ions Ag+ : 0,066 = 0,8-0,65 + 0,06 log [Ag+] ; 0,06 log [Ag+] = -0,084

log [Ag+] = -0,084/0,06 = -1,4 ; [Ag+] = 3,98 10-2 mol/L

solubilité du sulfate d’argent : s = [Ag+]

produit de solubilité Ks du sulfate d’argent : Ag2SO4 (s) = 2Ag++ SO42- ; Ks = [Ag+]2[SO42-]

la solution est électriquement neutre : 2[SO42-] =[Ag+] d'où Ks =[Ag+]2 ½[Ag+] = ½[Ag+]3 =0,5*(3,98 10-2)3 =3,15 10-5.

potentiel E1 de la première électrode : E1= E° + 0,06 log [Ag+] =0,8 +0,06 log 10-3 = 0,62 V

concentration des ions Ag+ dans la solution obtenue à partir de l’alliage :

Or DE = E1 - E2 = +0,036 V soit E2 =E1 -DE =0,62-0,036 = 0,584 V

de plus E2 = E° + 0,06 log [Ag+]2 = 0,8 +0,06 log [Ag+]2 soit 0,06 log [Ag+]2 =E2- E°= 0,584-0,8 = -0,216 V

log [Ag+]2 = -0,216/0,06 =-3,6 soit [Ag+]2 = 2,51 10-4 mol/L.

pourcentage d’argent dans l’alliage :

Quantité de matière d'ion argent dans 0,1 L : concentration (mol/L) * volume de la solution (L) = 2,51 10-4 *0,1 = 2,51 10-5 mol

masse d'argent (g) = masse molaire (g/mol) * quantité de matière (mol) = 108* 2,51 10-5 =2,71 10-3 g = 2,71 mg.

% Ag : 2,71/40*100 = 6,78 %.

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