Dessiner le montage électrique et calculer le nombre d'ions Fe3+ et Cl- déplacés pendant 2 minutes.

Question

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Exercice 3: a) Dessiner le montage électrique correspondant: Pour le montage électrique, on aurait: Un générateur de tension (pile ou alimentation) avec une borne positive (+) et une borne négative (-). Deux électrodes (conducteurs) connectées aux bornes du générateur et immergées dans la solution de chlorure de fer III (FeCl₃). La solution de chlorure de fer III contient des ions fer(III) (Fe³⁺) et des ions chlorure (Cl^−). Sens du courant et des porteurs de charges: Le sens conventionnel du courant est de la borne positive vers la borne négative à l'extérieur du générateur. Les électrons se déplacent de la borne négative vers la borne positive à l'extérieur du générateur. Dans la solution (l'électrolyte): Les ions positifs Fe³⁺ se déplacent vers l'électrode négative (cathode). Les ions négatifs Cl^− se déplacent vers l'électrode positive (anode). b) Calculer le nombre des ions fer III Fe³⁺ (N_e) et le nombre des ions chlorure Cl^− (N_e') qui se sont déplacés pendant 2 minutes: Étape 1: Convertir la durée en secondes. Δ t = 2 minutes = 2 × 60 s = 120 s Étape 2: Calculer la quantité de charge Q qui a traversé le circuit. Q = I × Δ t; Q = 3.2 A × 120 s; Q = 384 C Étape 3: Déterminer la relation entre la charge totale et le nombre d'ions. La solution de chlorure de fer III (FeCl₃) se dissocie en ions Fe³⁺ et 3Cl^−. Pour chaque ion Fe³⁺ qui se déplace, trois ions Cl^− se déplacent dans la direction opposée pour maintenir la neutralité électrique et la stœchiométrie. La charge portée par un ion Fe³⁺ est 3e. La charge portée par un ion Cl^− est e. La charge totale Q est la somme des charges absolues transportées par les ions positifs et négatifs. Si N_e est le nombre d'ions Fe³⁺ déplacés, alors N_e' = 3N_e est le nombre d'ions Cl^− déplacés. Q = (N_e × 3e) + (N_e' × e); Q = (N_e × 3e) + (3N_e × e); Q = 3N_e e + 3N_e e; Q = 6N_e e Étape 4: Calculer le nombre d'ions Fe³⁺ (N_e). N_e = Q/6e; N_e = 384 C6 × 1.6 × 10⁻¹⁹ C; N_e = (384)/(9.6 × 10⁻¹⁹); N_e = 40 × 10¹⁹; N_e = 4 × 10²⁰ Le nombre d'ions fer III Fe³⁺ déplacés est: 4 × 10²⁰ ions Étape 5: Calculer le nombre d'ions Cl^− (N_e'). N_e' = 3 × N_e; N_e' = 3 × 4 × 10²⁰; N_e' = 12 × 10²⁰; N_e' = 1.2 × 10²¹ Le nombre d'ions chlorure Cl^− déplacés est: 1.2 × 10²¹ ions

Dessiner le montage électrique et calculer le nombre d'ions Fe3+ et Cl- déplacés pendant 2 minutes.

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Step-by-step solution

Part 3

Part a

Part b· 5 steps
$\text{4} \times 10^{20} \text{ ions}$

Convertir la durée en secondes.

Calculer la quantité de charge $Q$ qui a traversé le circuit.

Déterminer la relation entre la charge totale et le nombre d'ions.

Calculer le nombre d'ions $\text{Fe}^{3+}$ ( $N_e$ ).

Calculer le nombre d'ions $\text{Cl}^-$ ( $N_e'$ ).

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Step-by-step solution

Part 3

Part a

Part b· 5 steps4×1020 ions\text{4} \times 10^{20} \text{ ions}4×1020 ions

Convertir la durée en secondes.

Calculer la quantité de charge QQQ qui a traversé le circuit.

Déterminer la relation entre la charge totale et le nombre d'ions.

Calculer le nombre d'ions Fe3+\text{Fe}^{3+}Fe3+ (NeN_eNe​).

Calculer le nombre d'ions Cl−\text{Cl}^-Cl− (Ne′N_e'Ne′​).

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Part b· 5 steps
$\text{4} \times 10^{20} \text{ ions}$

Calculer la quantité de charge $Q$ qui a traversé le circuit.

Calculer le nombre d'ions $\text{Fe}^{3+}$ ( $N_e$ ).

Calculer le nombre d'ions $\text{Cl}^-$ ( $N_e'$ ).