Diagrammes E-pH : 108 questions de concours corrigées

Déterminer alors les espèces correspondant aux domaines 1, 2 et 3 du diagramme.

Le diagramme E-pH du chlore est donné figure 5. Associer, en le justifiant, les différentes espèces chlorées (dichlore, ion chlorure, acide hypochloreux et ion hypochlorite) aux domaines indiqués.

Dans le diagramme potentiel-pH du fer, Figure (3), attribuer, en explicitant les raisonnements, les différents domaines ① à ⑤ aux espèces du fer. On considérera les espèces : Fe_(s), Fe²⁺_(aq)…

Déterminer le nombre d'oxydation de l'iode dans chacune de ces espèces, puis associer un domaine à chacune de ces espèces.

Attribuer les domaines du diagramme E-pH (voir page suivante) en les justifiant. Les espèces considérées sont : Fe_(s), Fe²⁺_(aq), Fe³⁺_(aq), Fe(OH)_2(s) et Fe(OH)_3(s).

Compléter ce diagramme potentiel-pH en attribuant à chaque domaine une espèce contenant Fe.

Quel est le pH de début de précipitation de l'hydroxyde de chrome III ? En déduire le produit de solubilité de l'hydroxyde de chrome III, qui correspond à la constante d'équilibre K_s de la réaction…

Donner le nombre d'oxydation du fer et de ses dérivées. Préciser sur la figure B du document réponse, les domaines de corrosion, de passivation et d'immunité à la corrosion du fer.

Tracer sur la copie l'allure de la figure 1 correspondante aux domaines de prédominance de l'eau représentés en pointillé en précisant les demi-réactions redox de l'eau et attribuer aux espèces.

On fournit ci-dessous un diagramme potentiel-pH muet de l'élément azote. Reporter le diagramme sur votre copie en indiquant la correspondance entre les espèces chimiques NO_(g), NO_3(aq)⁻ et…

Attribuer à chaque espèce du fer son domaine de stabilité (A), (B), (C) ou (D).

Établir à partir des données thermodynamiques les équations des frontières séparant les domaines 2 et 3 d'une part et 1 et 3 d'autre part.

Le pH de l'eau de piscine est maintenu à 7,2. Le dichlore est-il stable dans l'eau ? Justifier pourquoi de l'acide hypochloreux est formé et donner l'équation-bilan associée.

Calculer le nombre d'oxydation de l'élément Al dans les différentes espèces, puis attribuer à chacune d'elles son domaine d'existence ou de prédominance dans le diagramme. Déterminer sur ce…

Le fer métallique est-il thermodynamiquement stable au contact de l’eau ? Recopier, « en ne gardant que le nécessaire », ce diagramme et indiquer les domaines d’immunité, de passivation et de…

Attribuer les domaines A, B et C aux espèces de l'iode.

Dans l'eau désoxygénée à pH = 5 dire si, d'après le diagramme potentiel-pH, le fer est corrodé ou passivé.

Identifier les espèces A à E associées aux domaines de la figure 8. Le candidat présentera sa réponse sous forme de tableau.

Identifier les espèces A, B, C, D et E dont les domaines de prédominance ou d'existence sont représentés annexe 1.

Attribuer, en justifiant la réponse, les différents domaines du diagramme E-pH de l'élément manganèse, repérés par les lettres A, B, C, D et E (voir figure 2), aux différentes espèces considérées…

Calculer le nombre d'oxydation de l'élément Sn dans les différentes espèces, puis attribuer à chacune d'elles son domaine d'existence ou de prédominance indiqué en chiffres romains dans le diagramme…

Écrire les demi-équations électroniques associées aux couples de l'eau O_2(g)/H₂O_(l) et H₂O_(l)/H_2(g). En déduire les équations des droites E_O_2(g)/H₂O_(l) et E_H₂O_(l)/H_2(g). On suppose qu'aux…

Identifier, en justifiant les réponses, les espèces correspondant aux domaines A, B, C et D.

En prenant à T = 298 K, RT/Fln (x) = 0,06log (x) en V, déterminer la pente du segment BD.

À partir du diagramme, déterminer le potentiel standard du couple Fe²⁺_(aq)/Fe_(s) et le pK_s de Fe(OH)_2 (s).

Déterminer le nombre d'oxydation du chrome dans chacune des six espèces. Montrer que le couple Cr₂O₇²⁻/CrO₄²⁻ forme un couple acido-basique. Préciser lequel est l'acide et lequel est la base…

En précisant le raisonnement, affecter aux domaines notés A, B, C, D et E l'espèce chimique adéquate.

Justifier la position relative de chacune des espèces sur le diagramme E-pH de la figure 10.

Préciser à quoi correspondent les espèces A, B, C et D.

Dans un domaine de pH à préciser par lecture graphique, déterminer la pente de la droite frontière E₁ = f(pH) pour le couple HClO / Cl₂.

Établir l'équation de la frontière séparant les domaines de l'ion aluminium Al³⁺ et de l'hydroxyde d'aluminium solide Al(OH)₃.

Justifier que le domaine B correspond au diiode I₂ et identifier les espèces chimiques décrivant les domaines A et C.

Préciser le nombre d'oxydation du chlore dans chacune des espèces considérées. Associer à chacun des domaines (A, B, C, D) une espèce chimique du chlore.

Justifier que les espèces A, B, C, D et E de la figure 5 sont respectivement Fe³⁺, Fe²⁺, Fe, Fe(OH)₃ et Fe(OH)₂.

À quelle valeur de pH la frontière entre B et E est-elle positionnée ?

Quel couple redox faut-il prendre en compte pour tracer la ligne frontière séparant les domaines de I et III ? Donner l'équation de la ligne frontière en fonction des valeurs de pH et du potentiel…

Associer chaque domaine aux espèces chimiques du manganèse en justifiant.

Tracer sur la copie le diagramme E-pH du cadmium en prenant en compte les espèces Cd²⁺, Cd(OH)_2(s) et Cd_(s).

Déterminer, par le calcul, la pente de la frontière entre les domaines IO_3(aq)⁻ et I_2(aq).

Écrire la réaction de dissolution de l'acide nitrique HNO₃ dans l'eau. Justifier alors que l'acide nitrique HNO₃ n'apparaît pas dans le diagramme potentiel-pH fourni.

Écrire l'équation de la réaction que subit l'espèce associée au domaine 3 pour pH < pH_A. Nommer cette réaction.

Donner par lecture graphique le pKₐ du couple HClO/ClO⁻.

Représenter sur l'annexe 1 les domaines de prédominance de Fe³⁺(aq) et Fe²⁺(aq) en explicitant la valeur de la frontière (annexe à rendre avec la copie).

À partir du diagramme, écrire la réaction se produisant quand une pièce de fer est laissée à l'abandon dans une solution aqueuse saturée en dioxygène et dont le pH vaut 7.

Justifier qualitativement à l'aide des diagrammes E-pH que cette réaction est quasi-totale.

À l'aide du diagramme E-pH, déterminer la valeur du pKₐ du couple AscH₂/AscH⁻.

Déterminer le potentiel standard du couple B / C.

En vous aidant de la valeur de pKₐ de l'acide nitrique HNO₃, expliquer pourquoi cette espèce n'intervient pas dans le diagramme potentiel-pH. Ecrire l'équation de dissolution de cet acide en…

Ecrire les équations des demi-réactions redox associées aux couples NO_3(aq)⁻ / HNO_2(aq) et HNO_2(aq) / NO_(g).

Exprimer les potentiels des couples mis en jeu à la question Q35 en fonction du pH, pour p(H₂) = 1 bar. On notera E₁ le potentiel du couple du lithium et E₂ celui du couple de l'eau. En déduire…

L'eau agit-elle sur le fer dans ce cas ? Cela fragilise-t-il la structure ?

Pourquoi la carbonatation présente t-elle un risque pour le béton armé ?

En déduire les coordonnées du point A.

Justifier que l'acide hypochloreux et l'ion hypochlorite ne sont pas stables dans l'eau. Les réactions de ces espèces avec l'eau ne seront pas prises en compte. Proposer une explication.

En exploitant le diagramme, estimer les valeurs du pK_s du précipité Al(OH)_3(s) et du potentiel standard du couple Al³⁺_(aq)/Al_(s). Comparer aux valeurs données en fin de partie.

Prédire la pente théorique de la frontière du couple Al(OH)⁻_4(aq)/Al_(s), puis la comparer à celle lue sur le diagramme.

À l'aide du diagramme E-pH, déterminer la valeur du potentiel standard du couple I_3 (aq)⁻ / I_(aq)⁻.

Même question dans de l'eau contenant du dioxygène solubilisé à pH = 5.

Le titane métallique est-il stable dans l'eau ? Le pH a-t-il une influence ?

Quelle espèce se dismute en milieu acide ? Écrire l'équation de réaction associée en attribuant un coefficient stœchiométrique égal à 1 pour l'espèce qui se dismute.

Déduire du diagramme le produit de solubilité de UO₂(OH)₂(s).

Déterminer la valeur de la pente de la frontière A/C.

Représenter un diagramme de prédominance ou d'existence en fonction du pH relatif aux espèces NiO_(s), Ni²⁺_(aq) à une température de 300 °C. On prendra une concentration de frontière C'_fr = 1,0×…

En utilisant les diagrammes E-pH de la figure 2, identifier quelles sont les espèces, contenant l'élément manganèse, stables dans l'eau en présence de dioxygène dissous.

Expliquer pourquoi il est nécessaire de se placer initialement (étapes 1 et 2 du protocole) en milieu fortement basique. On pourra justifier la réponse en prenant appui sur les diagrammes E-pH de la…

En utilisant le diagramme et la valeur de c_T, estimer la valeur du potentiel standard du couple Sn²⁺_(aq)/Sn_(s). Comparer à la valeur donnée en fin de partie.

Que peut-on dire des domaines de stabilité de Sn_(s) et H₂O_(ℓ) ? En déduire l'équation de la réaction qui va se produire si on introduit un morceau d'étain Sn_(s) dans une solution aqueuse très…

Qu'arrive-t-il à l'espèce B quand on la met en solution pour pH > 2,5 ? Écrire la réaction correspondante pour 2,5 < pH < 7,5 et pour pH > 7,5. Comment s'appelle cette réaction ?

En déduire que le fer métallique n'est pas stable en présence d'eau. Donner l'équation de la transformation associée. Comment appelle-t-on ce phénomène ? Citer un moyen pour l'éviter.

Sans utiliser le diagramme, déterminer la pente de la frontière séparant Fe²⁺ et FeOOH_(s).

On considère la réaction chimique de constante d'équilibre K₁ : Cr₂O₇²⁻ + H₂O = 2CrO₄²⁻ + 2H⁺ On rappelle que sur la frontière qui sépare deux espèces dissoutes, il y a autant d'élément chrome dans…

Reporter ce diagramme sur votre feuille et compléter le en indiquant la correspondance des espèces avec les numéros.

Etablir l'expression littérale du potentiel E₂₃ sur la frontière séparant les domaines 2 et 3 en fonction des concentrations de chacune des espèces. Calculer la valeur de ce potentiel frontière.

Le fer est-il thermodynamiquement stable dans l'eau ? Justifier.

Déterminer, par le calcul, l'équation de la frontière séparant Mg²⁺_(aq) et Mg_(s). Est-ce en accord avec le diagramme ?

Déterminer, par le calcul, la pente de la frontière séparant Mg(OH)_2(s) et Mg_(s).

On suppose qu'une variation de température modifie peu les frontières. Conclure sur la stabilité du magnésium dans l'eau et dans le dioxygène.

Quel rôle joue l'électrode de magnésium (anode ou cathode) ? Justifier.

Justifier le nom d'électrode sacrificielle donné à l'électrode de magnésium.

À pH = 8,3, d'après les diagrammes E-pH, quelle réaction rédox se produit par ajout d'iodure de potassium KI ? Écrire la réaction correspondante.

Quelle est la stabilité du zinc métallique dans l'eau en fonction du pH ?

Ecrire la demi-équation redox du couple Zn(II)/Zn(0) en présence de ZnS_(s).

Expliquer qualitativement les ruptures de pente dans la zone frontière des domaines de Zn_(s) et ZnS_(s) ? On ne cherchera pas à calculer l'équation complète des droites.

Retrouver la valeur du potentiel de la zone frontière du couple ZnS_(s)/Zn_(s) pour un pH supérieur à 13.

Retrouver par le calcul la pente de la zone frontière de Zn_(s) et ZnS_(s) pour un pH compris entre 7 et 13 ?

À l'aide des diagrammes E-pH, justifier que l'acide ascorbique C₆H₈O₆ réagisse de façon quantitative avec le diiode I₂.

Pourquoi ne fallait-il pas acidifier la solution avant l'ajout de l'iodure de potassium ?

Que peut-on dire de la stabilité de HNO₂ ? Ecrire l'équation correspondante et nommer la réaction.

Déterminer les potentiels redox standards des couples (Fe³⁺ / Fe²⁺) et (Fe²⁺ / Fe_(s)).

Justifier que l'acide nitreux HNO₂ n'apparaît pas non plus dans le diagramme.

Déterminer la valeur de la pente entre les domaines A et C.

Écrire l'équation de réaction associée à la frontière entre B et D. On écrira la réaction dans le sens de la formation de B. Sachant que la constante d'équilibre de cette réaction est K = 10¹¹…

Identifier la nature du précipité brun formé et écrire l'équation qui modélise sa formation (étape 2 du protocole). Proposer une explication à la nécessité d'attendre trente minutes.

Écrire les équations qui modélisent les transformations chimiques qui interviennent lors du passage en milieu acide et de l'ajout d'iodure de potassium (étape 3 du protocole). On pourra justifier la…

Calculer le pH de début d'apparition du précipité Mn(OH)_3(s).

Retrouver la valeur de la pente de la droite frontière séparant le couple Mn(OH)_3(s)/Mn(OH)_2(s).

Déduire par lecture graphique, le potentiel standard E°_Mn²⁺_(aq)/Mn_(s) du couple Mn²⁺_(aq)/Mn_(s).

Discuter de la stabilité dans l'eau des espèces dérivant du manganèse en fonction du pH.

On donne E°(Cl₂/Cl⁻) = 1,36 V. Quelle est la valeur de la concentration de tracé c₀ utilisée pour ce diagramme ?

Donner la demi-équation d'oxydation de la capsaïcine et donner le nombre d'électrons échangés. Justifier alors que la réaction étudiée ici est irréversible.

Écrire l'équation de la réaction d'oxydo-réduction modélisant la transformation chimique entre le fer et le dioxygène dissous dans l'eau, en milieu proche de la neutralité.

La consommation de l'électrode sacrificielle favorise-t-elle la formation de calcaire ? Justifier. On se reportera à la figure 6. On négligera la formation du précipité Mg(OH)_2(s) qui, pour une…

Déterminer E⁰(HClO / Cl⁻) de deux manières, par le calcul et par lecture graphique.

Le diagramme potentiel-pH de l'iode donné figure 10 permet-il de prévoir la médiamutation de I₂ ? Comment la présence d'empois d'amidon pourrait-elle modifier cela ? En admettant qu'elle ait lieu…

A partir du diagramme de la figure 2, interpréter l'oxydation du zinc par le dioxygène de l'atmosphère sous forme de sulfure de zinc et écrire la réaction d'oxydoréduction correspondante pour un pH…

À l'aide du digramme E-pH de l'iode, expliquer pourquoi dans l'étape 2, on ajoute de l'acide phosphorique avant d'ajouter le diiode. Donner le type de réaction faisant intervenir le diiode I₂ placé…

Sur les patinoires, les cages de hockey sont en contact avec la glace. Quels sont les avantages d'utiliser des cages en acier et non en fer pur ? Pourquoi vaut-il mieux peindre les cages ? Une…

Donner les degrés d'oxydation de l'azote dans les quatre espèces azotées concernées. A l'aide d'un schéma présentant en ordonnée le degré d'oxydation et en abscisse les valeurs de pH, indiquer les…