This physics problem tests your understanding of fundamental physical laws and their applications. The step-by-step solution below breaks down the problem using relevant equations and physical reasoning.
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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 (FeCl_3). • La solution de chlorure de fer III contient des ions fer(III) (Fe^3+) 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 Fe^3+ 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 Fe^3+ (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. t = 2 minutes = 2 × 60 s = 120 s Étape 2: Calculer la quantité de charge Q qui a traversé le circuit. Q = I × 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 (FeCl_3) se dissocie en ions Fe^3+ et 3Cl^-. Pour chaque ion Fe^3+ 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 Fe^3+ 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 Fe^3+ 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 Fe^3+ (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 × 10^19 N_e = 4 × 10^20 Le nombre d'ions fer III Fe^3+ déplacés est: 4 × 10^20 ions Étape 5: Calculer le nombre d'ions Cl^- (N_e'). N_e' = 3 × N_e N_e' = 3 × 4 × 10^20 N_e' = 12 × 10^20 N_e' = 1.2 × 10^21 Le nombre d'ions chlorure Cl^- déplacés est: 1.2 × 10^21 ions 3 done, 2 left today. You're making progress.